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1901 年諾貝爾物理獎:為什麼 X 射線不叫倫琴射線?—《物理雙月刊》

文/余海峯|馬克斯.普朗克地外物理研究所博士後研究員

第一屆諾貝爾物理獎得主是 Wilhelm Conrad Röntgen,倫琴。這個名字和一種與我們的生活息息相關的物理現象相連,不過卻沒有被冠上倫琴的名字。

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第一屆諾貝爾物理獎得主是 Wilhelm Conrad Röntgen,倫琴。這個名字和一種與我們的生活息息相關的物理現象相連,不過卻沒有被冠上倫琴的名字,他就是 X 射線(X-ray)的發現者。圖/Public Domain, wikimedia commons

倫琴就是 X 射線(X-ray)的發現者,即我們日常說的 X 光。為什麼 X 射線不稱為倫琴射線呢?原來這與 X 射線的發現有關。

這是 1895 年,倫琴是符茲堡大學(University of Wüzburg)的物理系主任。他當時正研究各種真空管的放電會產生什麼現象。有一次,他使用一個能夠讓陰極射線(其實即是電子流)從鋁片上小洞射出的真空管。為免鋁片被陰極射線的靜電損壞,他在鋁片上加了卡紙。他留意到放在洞口附近、塗上了一種叫做 platinocyanide 的螢光物質的卡紙產生了螢光(這就是用於舊式電視螢幕上的化學物)。由於光不能穿過鋁片上的卡紙,倫琴認為是陰極射線令卡紙產生了螢光。

倫琴決定用另外一種真空管 Crookes tube 再測試一次,就是我們在學校物理實驗課裡,用來演示磁場會令電子偏向的那一種。他準備好塗上了 platinocyanide 的卡紙,然後用黑色的卡紙把整個真空管包住,再把燈關掉以確認沒有漏光。就在他檢查真空管的時候,他發現放在身後桌上的卡紙發出螢光。

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Crookes tube 真空管。圖/By Zátonyi Sándor, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

由於桌子離開真空管太遠,螢光不太可能是陰極射線造成的。這是因為電子會被空氣散射,不能在空氣之中走得太遠。謹慎的倫琴重複了幾次實驗,幾次都發現桌上的卡紙發出螢光。就是這樣,倫琴就發現了一種新的、看不見的射線。

由那時開始,倫琴就不斷做有關這種新射線的實驗。他幾乎工作到廢寢忘餐的程度,工作、吃飯和睡覺都在實驗室裡。他在同年 12 月發表了論文《關於一種新的射線》(Über eine neue Art von Strahlen),從此 X 射線就被廣泛發展,今天我們可以見到在天文、醫學、保安等領域的應用。

倫琴在他的實驗筆記上紀錄了所有實驗結果。由於這是一種未知的射線,他就用數學之中代表未知數的「X」去命名這種射線。這就是 X 射線名稱的由來了。後來其他人提議要用他的名字去代表這種射線時,他堅持要叫它做 X 射線。現在某些語言會用他的名字去稱呼 X 射線,例如他的母語德文把 X 射線稱為 Röntgenstrahlung,即倫琴射線。

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倫琴使用 X 射線拍攝他妻子 Anna 的左手,可見她無名指上的結婚戒指。圖/《物理雙月刊》提供

倫琴在做 X 射線實驗的時候,意外發現一塊小小的鉛可以阻擋 X 射線。之後,他不斷用各種物質去嘗試,包括他自己和他妻子Anna Bertha 的身體。倫琴在 1923 年死於大腸癌,很多人認為這是因為他長年做 X 射線實驗的關係。但這是不正確的,因為倫琴是使用鉛作為實驗員保護的先驅

除了 1901 年的諾貝爾物理獎之外,符茲堡大學更頒授榮譽醫學博士給倫琴。今天醫學界稱倫琴為影像診斷學之父,無數病人因為他的物理研究而得救。


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本文摘自《物理雙月刊》38 卷 12 月號 ,更多文章請見物理雙月刊網站

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