Fizik

Wilhelm Röntgen ve Dünya Görüşümüzü Değiştiren X Işınları

Gözlerimiz ile cisimlerin içini görmek, örneğin bir insana bakarak derisinin altını görmek muhteşem bir süper yetenek olurdu. Böyle bir süper gücümüz olmasa da yine de benzer bir şeyi X ışını sayesinde başarabiliyoruz. Bunu da nesillerdir kumaş ticaretiyle uğraşan bir ailenin tek çocuğu olarak dünyaya gelen Alman Fizikçi Wilhelm Conrad Röntgen’in (27 Mart 1845 – 10 Şubat 1923) kazara yaptığı keşfe borçluyuz.

X-ışınlarının tam olarak ne olduğuna ve nasıl kullanıldığına dair ayrıntılara girmeden önce, X-ışınlarının keşfinin ardındaki sürükleyici tarihe bir göz atalım.

X-Işını Nedir?

Üstteki görselde sıradan ışıkla görülen bir Crookes tüpü, alttaki görselde ise çalışır durumda ve kendi floresansı ile aydınlanmış olarak görülmektedir.. Elektronlar soldaki katottan düzgün bir şekilde ilerleyerek en sağdaki floresans yüzeye çarparak yeşil ışık yayar. Aşağıdaki kısım ise anottur. Kaynak: https://tr.wikipedia.org/

Birçok bilimsel keşif gibi, X ışınları da önceleri diğer bilim insanları tarafından gözlemlendi. 1838’de Michael Faraday havası kısmen boşaltılmış cam bir tüpten bir elektrik akımı geçirdi. Sonrasında bu elektrot düzenine deşarj tüpü adını verdi. 1860’lara gelindiğinde fizikçi William Crookes içinde neredeyse hiç hava bulunmayan deşarj tüpleri geliştirmişti.

Johann Hittorf yüklü atomların ve moleküllerin elektrik taşıma kapasitesini ölçmek için bu tüpleri kullandı. Hittorf, ışınların katottan, yani negatif elektrottan gelmesi gerektiği sonucuna vardı. Hittorf’un meslektaşı Eugen Goldstein bunlara katot ışınları adını verdi. Sonrasında da 1897’de fizikçi J. J. Thomson, elektron akımı olduklarını gösterdi.

Röntgen, Würzburg Üniversitesi’nde profesör olarak görev yaparken

Deneyleri sırasında Hittorf aynı odadaki fotografik plakaların buğulandığını fark etti, ama bu etkiyi fazla araştırmadı. Başkaları da benzer etkileri gözlemledi; ama bunun nedenini araştıran ilk kişi Wilhelm Röntgen oldu. Bir ışının birçok opak maddeden geçebildiğini anladı. Kendisi bilinmeyen bir ışın keşfetmiş ancak bu ışına ait özellikleri ilk aşamada tespit edememişti. Bu nedenle matematikte bilinmeyeni simgeleyen x harfini kullanarak bu ışına x ışını ismini verdi.

Wilhelm Röntgen Ve X Işınının Öneminin Anlaşılması

Günümüzde tüm dünyada saygın bir bilim insanı olarak biliniyor olsa da zamanında öğretmenleri Wilhelm Röntgen için muhtemelen aynı fikirde değildi. Tarihteki ilk Nobel Fizik Ödülü’nün 1901’de Röntgen’e verilmesi ve pek parlak olmayan bir öğrencinin bu sonucu elde etmesi, durumu daha da anlamlı hale getiriyor.

Akademik kariyeri, lisedeyken bir öğretmenin -genç Wilhelm’in çizdiğini inkar ettiği ama yazarın kim olduğunu itiraf etmeyi reddettiği- alaycı bir karikatürünün, okuldan atılmasına ve Hollanda’da üniversiteye gitmenin imkansızlığına yol açtığı bir olayla gölgelenmişti. Neyse ki  Zürih Politeknik Enstitüsü aracılığıyla İsviçre’de üniversite öğrencisi olmayı başardı. Sonunda da Würzburg Üniversitesi’nde profesör oldu.

Röntgen, gazlardan elektrik akımı geçirmeye çalıştığı bir deneyle uğraşırken beklenmedik bir sonuçla karşılaştı: X ışını radyasyonu. Daha önce belgelenmemiş olan bu elektromanyetik dalgalar Röntgen’in dikkatini çekti.

Sonrasında diğer çalışmalarını bir tarafa bırakan Wilhelm Röntgen, bu alışılmadık radyasyon türünün geçebildiği malzemeleri incelemeye başladı. Son derece enerjik X ışınlarının yumuşak insan dokusu, plastik ve deri gibi birçok katı maddeden geçebildiğini, ancak metal ve insan kemiği gibi daha sert maddelerden geçemediğini keşfetti.

Wilhelm Röntgen
Yaptığı çalışmalar esnasında Wilhelm Röntgen, x ışınlarını kullanarak eşinin elinin görüntüsünü çekmiştir. Bu görüntü tarihteki ilk röntgen görüntüsüdür. Koyu çember evlilik yüzüğüdür. Günümüzde X-ışınlarının kısa dalga boylu bir elekromanyetik ışıma biçimi olduğunu biliyoruz.

Daha sonraları bu ışınlar Wilhelm Röntgen ile özdeşleşti. Patent alarak X-ışınlarının potansiyel kullanım alanını sınırlandırmak istemedi. Buluşlarının insanlığa ait olduğunu söyleyen Wilhelm Röntgen Nobel Ödülü parasını bağışladı.

X-ışını Teknolojisinin Gelişimi

Bu keşfin kullanım alanları, tıp uzmanlarının bedenleri inceleme şeklini kısa sürede değiştirdi. Röntgen’in “Yeni Bir Işın Türü Üzerine” başlıklı makalesini yayımlamasından bir yıl sonra İngiltere’deki bir hastanede dünyanın ilk radyoloji departmanı kuruldu.

X-ışınını keşfinden 20 yıl sonra insanlık tarihini derinden etkileyen ve milyonlarca askerin yaralandığı I. Dünya Savaşı başladı. Savaş sırasında hızlı ve portatif bir şekilde yaralanan askerlerin teşhis ve tedavi edilmesi sağlanmalıydı. Büyük ihtiyaçlardan birisi de yaralanan askerlerin hızlı bir şekilde yaralanma durumlarının teşhis edilmesiydi. Normal kullanılan makineler hareket edemeyecek kadar ağırdı.

Savaşın başlamasıyla Nobel ödülüne sahip bilim insanı Marie Curie, Fransa için x ışını istasyonlarının geliştirilmesi için çalışmalara başladı. Çoğunluğu kadınlardan oluşan 150 kişilik ekip ile beraber küçük ameliyat istasyonuna sahip arabalara x ışını makineleri kurulacaktı. Sonrasında Radyolojik Araba veya Küçük Curie ismi verilen bu arabalar, x ışını cihazlarının temelini attı.

Günümüzde X Işınları Nerelerde Kullanılmaktadır?

X ışınları iç organların görüntülerini oluşturmak ya da kapalı kaplardaki metalleri saptamak için kullanılabilirler. CT (bilgisayarlı tomografi) taramalarında bir bilgisayar bir dizi X-ışını görüntüsünü birleştirip iç organların 3 boyutlu bir görüntüsünü oluşturur. X-ışınları çok küçük nesnelerin görüntülerini oluşturmak için de kullanılabilirler. Bunun için 1940’lar X-Işını mikroskopları geliştirilmiştir.

1952’de Rosalind Franklin’in gözetiminde öğrenci Raymond Gosling tarafından çekilen DNA’nın çift sarmalının röntgen görüntüsü. 

Tüm bunların yanı sıra, X ışınlarının kullanım alanlarında biri de, malzemelerin iç yapısını incelemektir. Bu X ışını kristalografisi sayesinde olur. Sonucunda bu yöntem sayesinde araştırmacılar atomlar arasındaki mesafeyi ölçebilirler. Bu teknik, 1950’lerde DNA yapısının keşfinde çok önemli bir rol oynamıştır.



Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu