Wilhelm Conrad Röntgen

Wilhelm Conrad Röntgen sinh ra vào ngày 27 tháng 3 năm 1845, tại Lennep, bang Lower Rhine của Đức, trong một gia đình làm thương gia buôn bán vải vóc. Khi lên ba tuổi, gia đình ông chuyển đến Apeldoorn ở Hà Lan. Tại đây, ông theo học tại Học viện Martinus Herman van Doorn – một trường nội trú. Bên cạnh tình yêu với thiên nhiên và sở thích đi dạo ngoài trời, ông còn có tài chế tạo các thiết bị cơ khí. Do vậy, năm 1862, ông theo học một trường kỹ thuật ở Utrecht, nhưng sau đó lại bị đuổi học một cách oan uổng.

Năm 1865, ông chuyển đến Học viện Bách khoa Zurich và theo học ngành kỹ sư cơ khí. Ông tham dự các bài giảng của Clausius, đồng thời làm việc trong phòng thí nghiệm của Kundt. Đây là hai người có ảnh hưởng lớn nhất đến sự nghiệp khoa học của ông. Đến năm 1869, ông nhận bằng Tiến sĩ tại Đại học Zurich và được bổ nhiệm làm trợ giảng cho Kundt.

SỰ NGHIỆP NGHIÊN CỨU

Công trình nghiên cứu đầu tiên của Röntgen được công bố vào năm 1870, đề cập đến nhiệt dung riêng của các loại khí. Những năm sau đó, ông xuất bản một bài báo về độ dẫn nhiệt của tinh thể. Ngoài ra, ông nghiên cứu còn nghiên cứu về những lĩnh vực như: đặc tính điện và các đặc tính khác của thạch anh; ảnh hưởng của áp suất đến chiết suất của các chất lỏng khác nhau; sự thay đổi mặt phẳng của ánh sáng phân cực bởi ảnh hưởng điện từ; sự thay đổi trong các hàm của nhiệt độ và độ nén của nước và các chất lỏng khác; các hiện tượng đi kèm với sự lan truyền giọt dầu trên mặt nước,… Từ năm 1874 cho đến những năm cuối đời, Röntgen liên tục đảm nhận làm Giáo sư Vật lý tại nhiều trường đại học và học viện trên khắp nước Đức.

Khám phá vĩ đại: Tia X (X-ray)

Năm 1895, ông tiến hành nghiên cứu về hiện tượng xảy ra khi dòng điện chạy qua một chất khí có áp suất cực thấp. Nghiên cứu này đã được rất nhiều nhà khoa học như Plucker (1801-1868), J. W. Hittorf (1824-1914), C. F. Varley (1828-1883), E. Goldstein (1850-1931), Sir William Crookes (1832) -1919), H. Hertz (1857-1894) và Ph. von Lenard (1862-1947) thực hiện trước đó. Nhờ có những công trình trên, các tính chất của tia âm cực – tên do Goldstein đặt cho dòng điện hình thành trong các khí có độ hiếm cao bởi dòng điện có điện áp rất cao do cuộn dây cảm ứng của Ruhmkorff tạo ra, đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, công trình của Röntgen về tia âm cực đã đưa ông đến việc phát hiện ra một loại tia mới vô cùng đặc biệt.

Tối ngày 8 tháng 11 năm 1895, Röntgen tình cờ phát hiện ra các mảnh bari platinocyanide (BaPt(CN)4) nằm rải rác xung quanh ống thủy tinh bắt đầu phát sáng. Ông sử dụng một tấm bìa để đựng chất bali paltion xyanua sau đó dùng túi đen bao kín xung quanh ống thủy tinh đang phát quang. Mặc dù đã che kín ống thủy tinh nhưng tấm bìa đựng chất bari platinocyanide (BaPt(CN)4) vẫn phát sáng điều này chứng tỏ bức xạ bí ẩn trên đã xuyên qua túi đen. Vẫn với thí nghiệm trên ông lùi xa hơn ra khỏi phòng và đóng cửa lại sau đó vẫn nhận thấy sự phát sáng của chất bari platinocyanide (BaPt(CN)4).

Đây chính là tín hiệu mà ông đang tìm kiếm, dấu hiệu cho thấy những tia vô hình đang được tạo ra trong ống tia lửa, xuyên qua căn phòng và đập vào màn hình, tạo ra tia sáng mờ nhạt. Để theo dõi các tia sáng này, ông đã đặt các tấm thẻ theo hướng của chúng, nhưng màn hình vẫn tiếp tục phát sáng. Sau đó, ông cố gắng chặn tia sáng bằng kim loại nhưng những mảnh đồng và nhôm mỏng vẫn trong suốt như tấm thẻ trước đây. Trong lúc đưa một mảnh chì đến gần màn hình, ông đã nhìn thấy hình dáng xương sẫm màu của những chiếc xương khi bàn tay di chuyển. Vì lúc đó ông vẫn chưa biết bản chất của những tia sáng này nên ông đặt tên là tia X.

Vào Chủ nhật trước Giáng sinh năm 1895, ông mời vợ mình vào phòng thí nghiệm và chụp một bức ảnh bóng của xương bàn tay của bà với chiếc nhẫn cưới. Đây được coi là bức ảnh chụp X-quang đầu tiên trong lịch sử nhân loại. Ngay lập tức, phát hiện này đã được áp dụng vào y học vào tháng 1 năm 1896, mặc dù chưa ai biết những tia bí ẩn đó là gì.

Tấm ảnh chụp X quang bàn tay vợ của Röntgen (nguồn: wikipedia)

Giải Nobel Vật lý đầu tiên

Khám phá của Wilhelm Conrad Röntgen đã thu hút được nhiều sự chú ý tới từ cộng đồng khoa học và dư luận. Vào tháng 1/1896, ông đã tiến hành bài giảng công khai đầu tiên về tia X, đồng thời trình diễn khả năng chụp hình các khớp xương của loại tia này.

Nhờ có tia X mà lần đầu tiên các bác sĩ nhìn thấy bên trong cơ thể người mà không cần phẫu thuật. Năm 1897, tia X lần đầu tiên được sử dụng trên chiến trường quân sự, trong chiến tranh Balkan để tìm các mảnh đạn và vị trí xương gãy bên trong cơ thể bệnh nhân.

Với phát hiện vĩ đại này, năm 1901, Röntgen đoạt giải thưởng Nobel Vật lý “để ghi nhận những cống hiến đặc biệt của ông trong việc phát hiện ra loại tia đặc biệt”. Dù vậy, ông vẫn quyết định không lấy bằng sáng chế cho phát hiện của mình, vì ông cảm thấy những tiến bộ khoa học thuộc về toàn nhân loại và không nên được dùng cho mục đích kiếm lời. Ngoài ra, ông còn nhận được rất nhiều giải thưởng cao quý khác. Thậm chí, tên ông sau này còn được dùng để đặt tên một bảo tàng ở Đức.

Bảo tàng Röntgen ở Lennep-Remscheid, Đức (nguồn: wikipedia)

ỨNG DỤNG CỦA TIA X NGÀY NAY

Trong lĩnh vực y tế 

Hình chụp X quang phổi người (nguồn: vinmec.com)

Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lý về xương, nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về phần mềm. Ưu điểm của ứng dụng này là chẩn đoán và điều trị nhiều căn bệnh một cách nhanh chóng mà không làm bệnh nhân đau đớn (ví dụ như các bệnh về đường máu, bệnh ung thư,…). Ngoài ra, có thể dùng để chẩn đoán bệnh về phổi như là viêm phổi, ung thư phổi hay phù nề phổi, và khảo sát vùng bụng,có thể phát hiện ra tắc ruột (tắc thực quản), tràn khí (từ thủng ruột), tràn dịch (trong khoang bụng).

Tia X còn được sử dụng trong kỹ thuật soi trực tiếp “thời gian thực”, như thăm khám thành mạch máu hay nghiên cứu độ cản quang của các tạng rỗng nội tạng (chất lỏng cản quang trong các quai ruột lớn hay nhỏ) bằng cách sử dụng máy chiếu huỳnh quang. Hình ảnh giải phẫu mạch máu cũng như các can thiệp y tế qua hệ thống động mạch đều dựa vào các máy soi X quang để định vị các thương tổn tiềm tàng và có thể chữa trị.

Xạ trị tia X, là một can thiệp y tế, hiện nay dùng chuyên biệt cho các tế bào ung thư nông (là những khối u không nằm quá sâu trong cơ thể), dùng các tia X có năng lượng mạnh.

Kiểm tra an ninh tại cửa khẩu

Vali của hành khách được quét bằng tia X tại sân bay

Chiếu X quang để thu được hình ảnh các đồ vật bên trong hành lý gói kín hay trong quần áo trên thân người, được thực hiện tại các cửa khẩu có yêu cầu an ninh cao, như cửa lên máy bay, cửa khẩu sang nước khác, và một số nhà giam đặc biệt. Hệ thống quét an ninh thường tích hợp chiếu X quang với quét dò kim loại, để thu được thông tin tin cậy hơn về đối tượng được quét.

Thiên văn học tia X

Thiên hà Andromeda quan sát bằng tia cực tím và vùng quan sát bằng tia X năng lượng cao (nguồn: photojournal.jpl.nasa.gov)

Thiên văn học tia X nghiên cứu các vật thể vũ trụ ở các bước sóng tia X. Nó xác định ra các đối tượng phát xạ nhiệt có nhiệt đô trên 107 độ Kelvin, là các sao hay vùng khí dày (được gọi là phát xạ vật đen tuyệt đối).

Vì tia X bị khí quyển Trái Đất hấp thụ mạnh, việc quan sát phải được thực hiện trên khí cầu ở độ cao lớn, các tên lửa, hay trên tàu vũ trụ.

CUỘC SỐNG CÁ NHÂN VÀ NHỮNG NGÀY CUỐI ĐỜI

Dù đạt được vô cùng nhiều giải thưởng cao quý, Röntgen vẫn là một người khiêm tốn và kín đáo. Trong suốt cuộc đời của mình, ông luôn yêu thiên nhiên và các hoạt động ngoài trời. Ngoài ra, ông còn là một nhà leo núi cừ khôi và đã từng rơi vào tình huống nguy hiểm. Bên cạnh đó, ông thích làm việc một mình. Phần lớn các thiết bị ông sử dụng đều do chính ông chế tạo với sự khéo léo và kỹ năng thực nghiệm tuyệt vời.

Röntgen kết hôn với Anna Bertha Ludwig- cháu gái của nhà thơ Otto Ludwig vào năm 1872 tại Apeldoorn, Hà Lan và họ không có con cái. Ngày 10 tháng 2 năm 1923, Röntgen qua đời tại Munich vào, vì bệnh ung thư biểu mô ruột.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

The Nopel Prize

History