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* 電気・磁気16:X線(1895年:レントゲン)

Q55: 電波という見えないものを、数式(方程式)によって予測した事(第44話)は人類の英知の勝利と言える。では、やはり人間には感じることのできないX線をレントゲンは「実験的」に発見した。偶然あるものが光りだしたことから気づいたのだが、いったい何が光ったのだろう?

蛍光板とは、「白金シアン化バリウム」という蛍光材が塗られた紙であった、ではなぜそのような蛍光板が偶然実験室にあったのだろう?自然界には、紫外線やX線などを当てると光る物質がある。例えば「ほたる石」などは代表的なものであり、人工的なものとしては、蛍光灯や夜行塗料などが身近で使われている。さて1870年あたりから1900年にかけて、真空中で放電させると発生する「陰極線」(第52話参)の研究が盛んに行われていた。その代表的研究者にドイツのレーナルト(Philipp Eduard Anton von Lenard、ハンガリー⇒独、1862~1947年)がいた。彼は陰極線を詳しく調べるため真空放電管の一部に金属箔の窓を付け、この窓から空気中に陰極線を出す装置を発明した(レーナルト管、1892年)。そして陰極線を観測するため陰極線が当たると発光する蛍光板を用いてその性質を調べていたのである。レントゲン(Wilhelm Conrad Röntgen、独、1845~1923年)は、1895年当時課題であった、陰極線の正体「粒子の流れなのかエーテルの波動なのか?」に興味をもち、レーナルトの装置を用いて陰極線の実験を進めていたのである(クルックス管という説もある)。そしてそのために蛍光板を準備していた。

 この実験中に奇妙な幸運に遭遇する。レントゲンはレーナルト管から陰極線を取り出す時に、じゃまになるガラス管の発光(クルックス管で見られる、陰極線をガラスに当てた時のガラスの発光現象)をさえぎるため、管全体を黒い紙で覆い、さらに部屋を真っ暗にして実験を始めたのである。そして放電を始めると部屋の遠くに置いた蛍光板がなぜか光り始めた。陰極線は空気中では減衰が激しいため、せいぜい数cmしか空気中には出て来ない。しかし2mほど遠くの蛍光板が放電に同期して光っているではないか?「陰極線ではない見えない何か」が出ている、そう直観したレントゲンは、その性質を調べる実験に7週間ほど集中した。そしてなぞの線が持つ驚くべき性質を明らかにしたのである。「強い透過性(厚い本や金属薄などを透過)」「磁気の影響は受けない(確かに陰極線ではない)」「蛍光材を発光させ、写真フィルムを感光させる」。彼はこの「何か」を「X線(よくわからない線)」と名付け、1895年末に論文を提出する。さらに嫌がる愛妻をなだめすかせて、指輪をはめた妻の左手のX線透過写真を撮影したのである(1896年初めてのレントゲン撮影)。

 この発見は驚きをもって、しかしすぐに受け入れられた。受け入れられやすかった理由は、写真という分かりやすい成果があること、そしてレントゲンのこれまでの優れた科学上の実績があったためである。医者がまずこの成果にとびついた。このX線を利用すると診察に有効であることが予想された。実際現在においてもレントゲン診断は有効に使われており、主として骨や肺そしてがん検診で効果を発揮している。「レントゲンによって救われた命は、X線発見後の全ての戦争で失った命の数より多い」と賞賛されている。

 さて、レントゲンは1845年ドイツのレネプに、織物商を営む裕福な家庭に一人息子として生まれた。3歳で母親の里オランダに移り住みここで初等教育を受ける。その後ユトレヒトの工業学校で学ぶが、ここで友人をかばい退学処分を受け、高校卒業の資格を失った。チューリッヒ工科大(ETH)が卒業資格無しで入学できることを知りスイス、チューリッヒへ、ETHで機械工学を学んだ。この街では生涯の伴侶となるベルタとも出会った。大学ではクラウジウス(Rudolf Julius Emmanuel Clausius、独、1822~1888年)の講義を聞き、物理への関心を高め、クラウジウスの弟子クント(August Adolf Eduard Eberhard Kundt,、独、1839~1894年)の指導を受けた。気体の熱的性質の論文で博士号を取り、その後クントに従い大学に職を求めるが、ビュルツブルク大学はレントゲンに高卒の資格が無いことを理由に教授職を認めなかった(1870年)。その後様々な大学で教えながら研究実績を上げ、再度1888年ビュルツブルク大に戻りようやく教授職を得た。1894年49歳で学長になり、翌年50歳でX線を発見する。なんとレントゲンは学長になってからも自らコツコツと実験を行っていたのである!

 さてX線という放射線の発見は、科学者に大きな刺激を与え次々に新たな発見を導いた。翌年の1896年、ベクレル(Antoine Henri Becquerel、仏、1852~1908年)はウランからの放射線を発見、さらに翌年1897年、JJトムソン(Sir Joseph John Thomson、英、1856~1940年)は陰極線が負電荷を持つ粒子「電子」であることを実証し、電子の発見者となった(第57話)。さらに1898キュリー夫妻(夫、Pierre Curie、仏、1859~1906年)(妻、Maria Skłodowska-Curie、ポーランド、1867~1934年)は、ウランの他にもラジウム、ポロニウムなどの放射性元素を発見、原子の世界の解明に繋がってゆく。まさに量子物理への扉は、もう少しのところまで来ていた。

宿題55: X線が発見されると、多くの企業がレントゲンのもとを訪れ、その成果に関する利用の独占的利用件(特許権)を買いたいと、多額の報酬金を準備して申し込んだ。しかしレントゲンは「○○であるから」という理由で全て断った。その理由は何だったか?

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