X射线引发的诺贝尔奖传奇
2011-12-31孙学军
百科知识 2011年21期
在诺贝尔奖100余年的历史上,好像没有哪个科学发现像X射线那样具有传奇色彩。伦琴因为发现这一射线成为第一个诺贝尔物理学奖得主,但这仅仅是百年传奇的开始。此后的100多年,从物理到化学再到生理医学领域,X射线被广泛应用,引发了一系列诺贝尔奖传奇。
1895年11月8日,德国维尔茨堡大学校长伦琴在进行阴极射线实验时,观察到放在射线管附近涂有氰亚铂酸钡的屏幕上发出微光,最后他确信这是一种尚未为人所知的新射线,并将其称为“X射线”。经过几周的紧张工作,伦琴发现:X射线除了能引起氰亚铂酸钡发出荧光外,还能引起许多其他化学制品发出荧光。X射线能穿透许多普通光所不能穿透的物质,特别是能直接穿过肌肉但却不会透过骨胳,伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间,就能在荧光屏上看到自己的手骨。X射线沿直线运行,与带电粒子不同,X射线不会因磁场的作用而发生偏移。X射线发现仅4天,美国医生就用它找出了病人腿上的子弹。于是,企业家蜂拥而至,出高价购买X射线技术。50万,100万,出价越来越高。“哪怕是1000万,”伦琴淡淡地一笑,说道:“我的发现属于全人类。但愿这一发现能被全世界的科学家所利用。这样,就会更好地服务于人类……”因此,伦琴没有申请专利权。他知道,如果这项技术被一家大公司独占,穷人就出不起钱去照X光照片。因为发现X射线,伦琴获得了1901年诺贝尔物理学奖。
诺贝尔物理奖上的赢家
恐怕伦琴自己也无法预见,他的这一伟大发现将成就多少诺贝尔奖得主。在伦琴X射线的启发下,法国物理学家贝克勒尔于1896年发现了铀射线。这一现象引起了青年居里夫妇的极大兴趣,他们决心研究这一不寻常现象的本质,并最终导致放射性元素钋和镭的发现,为人们认识原子结构提供了可靠的试验依据。贝克勒尔和居里夫妇因此分享了1903年诺贝尔物理学奖。1897年,英国的汤姆逊在关于气体导电性的研究中,借助X射线最终发现了电子,这一发现有力地证明了原子的可分性,汤姆逊因此荣获了1906年的诺贝尔物理学奖。
在X射线发现之初有许多人想证明X射线属于电磁波,并采用传统的光栅技术进行实验,但都无果而终。德国科学家劳厄认为,如果X射线属于电磁波,应该是波长极短的电磁波。传统的光栅因缝隙过大无法产生干涉现象,应该使用更加精细的光栅,他推测有规则原子三维排列的晶体可能具有这样的作用。劳厄根据这个判断推测,只要X射线的波长和晶体中原子的间距具有相同的数量级,那么当用X射线照射晶体时就可以观察到干涉现象。显然,劳厄只是利用晶体这种材料来证明X射线属于电磁波。劳厄的设想很快就被实验证实了,一举解决了X射线的本性问题,意外的收获是,这种方法给研究晶体的微观结构提供了一个强有力的工具,从而揭开了更多“诺贝尔级”研究的序幕。随后从光的三维衍射理