Rentgen nurlari

O’tgan asr oxirida Germaniyadagi Vyursburg universiteti professori V. Rentgen gazlarda elektr razryadi ustida tajribalar o’tkazdi. U ikki kavsharlangan elektrodga ega bo’lgan, atmosfera bosimiga nisbatan  ~10^-5 bosimgacha havosi so’rilgan shisha trubkani ishlatdi. Elektrodlarga yuqori kuchlanish berilganida anod (musbat elektrod) atrofidagi shisha sarg’ish-yashil yorug’lik bilan yorug’lana boshlagan. Bu yorug’lanishni fiziklar katod nurlari deyiladigan nurlar ta’siri oqibati, deb tushuntirgan. Ularni katod nurlantiradi hamda u anodga va qisman trubka devoriga tushadi. Keyinroq bu nurlar manfiy zaryadlangan zarralar elektronlar oqimi ekanligi isbotlandi.

1895 yil noyabr oyi oqshomlaridan birida Rentgen laboratoriyada ishlayotib, ajoyib hodisani kuzatdi. Tajri-balar o’tkazish uchun u razryad trubkani oddiy yorug’likni o’tkazmaydigan qora qog’ozga o’radi, xona qorong’i edi, bu olimga trubkaga yaqin joyda yotgan bariy tuzi kristallari kuchsiz yorug’lik chiqarayotganini payqashga imkon berdi. U trubkadagi kuchlanishni uzganda yorug’lanish yo’qoldi. Shundan keyin Rentgen bariy tuzi bilan qoplangan ekranni trubka yaqiniga o’rnatdi. Ekran yorug’landi. Olim trubka bilan ekran orasiga turli buyumlarni joylashtira boshladi. Karton, qog’oz, ebonit plastinka yorug’lanish ravshanligiga ta’sir ko’rsatmadi. Metall buyumlar ekranga soya tushirdi. Trubkaning moddadan o’tib ketuvchi noma’lum nurlar manbai ekan­ligi ravshan bo’ldi. Bu nurlarni Rentgenning o’zi «X- nurlar» deb atadi, biz esa ularni Rentgen nurlari deymiz.

X- nurlar yo’liga tadqiqotchi o’z qo’lini qo’ydi va ekranda qo’l skeletning soya tasviri paydo bo’ldi - yumshoq to’qimalar nurlanish uchun shaffof, suyaklar esa uni deyarli o’tkazmas edi.

Olimning «Nurlarning yangi turi haqida» sarlavhali birinchi maqolasida Rentgen o’zi kashf qilgan nurlar xossalarini tavsifladi, bu maqola butun dunyoni aylanib chiqdi va keyin barcha yevropa tillarida alohida kitobcha shaklida bosildi.  

Ammo Rentgen sirli nurlar tabiatini tushuntirib bera olmadi. U elektr toklarning mavjudligini bilmas edi, ana shu elektronlarning trubka shishasida tormozlanishi rentgen nurlar va ko’rinadigan yashil yorug’lik paydo bo’lishining sababi edi. Zaryadli zarra modda ichiga uchib kirganda tormozlanadi, o’z tezligini yo’qotadi va elektromagnit to’lqinlarni nurlantiradi. Rentgen nurlar to’lqin uzunligi dialazoni ~5•10⁸ dan 5•10^-12  m gacha oraliqda yotadi. Elektromagnit to’lqinlar shkalasida ular ultrabinafsha nurlanish va gamma-nurlanish orasidagi joyni egallaydi. Tormozlanuvchi elektronlar dastasi turli to’lqin uzunlikka ( λ ) ega bo’lgan to’lqinlarni nurlantiradi. Bu to’lqinlar uzluksiz rentgen spektr tashkil qiladi, lekin, bundan boshqa  λ  ning muayyan qiymatlariga ega bo’lgan to’lqinlar gruppasiga tegishli ayrim spektral chiziqlar ham mavjud bo’ladi. Ularning tabiati quyidagicha: tushayotgan zarralar atomni

ionlaydi (Ionlanish) va hosil bo’lgan bo’sh o’rinlarga yuqoriroq energiya sathlaridagi elektronlar o’tadi. Bunda muayyan hv yoki  - energiyali kvant nurlantiriladi. Bo’sh satr atomning tashqi elektronlar qobig’ida hosil bo’lganda ko’rinadigan yorug’lik yoki ultrabinafsha nurlar kvanti nurlantiriladi, bo’sh sath ichki qobiqda hosil bo’lganda esa kattaroq energiyali va mos ravishda kichikroq to’lqin uzunlikli kvant, ya’ni rentgen kvant nurlantiriladi. Bu nurlanish elektronlar dastasi bombardimon qilayotgan anod materialini xarakterlaydi. Shuning uchun u xarakteristik nurlanish deyiladi.

Rentgen nurlanishi shunchalik kichik to’lqin uzunlikka egaki, uning uchun difraktsion panjara (Difraktsiya) sifatida kristalldan foydalanish mumkin: axir, kristall atomlari orasidagi masofa 10^-9÷10^-10 m bo’ladi-ku. Kristall ichidan o’tayotib yoki undan qaytayotib, rentgen nurlari fotoplastinkada difraktsiyaning xarakterli manzarasini beradi. Uni tadqiq qilib, fiziklar moddaning tuzilishi to’g’risida muhim ma’lumotlar oladilar,  rentgenostruktura analizi o’tkazadilar.   1962 yilni rentgen astronomiyasi tug’ilgan deb hisoblash mumkin. Yadro nurlanishlari detektorlari dastavval raketalarda, keyin esa sun’iy yo’ldoshlarda koinotga ko’tarildi. Quyosh va yulduzlarning yer atmosferasidan o’ta olmaydigan rentgen nurlanishi o’rganildi. Ko’p kosmik ob’ektlar  rentgen nurlarini nurlantirgichlar kashf qilindi.Lekin rentgen pulsarlarining aniqlanishi bu sohadagi eng katta kashfiyot bo’ldi. Olimlar bunday pulsarni ikki yulduzdan iborat sistema, deb tasavvur qiladilar, ularning biri neytron yulduzdir. Neytron yulduzning radiusi atigi 10÷30 km, massasi esa yulduzlar massasicha, binobarin, o’sha moddaning zichligi 10¹¹ ÷10¹⁵ g/sm³. Zichlik bunday bo’lganida elektronlar yadrolarga «tikilgan» va protonlar bilan birga neytronlar hosil qiladi. Ikkinchi yulduz, odatda, gazsimon yulduzdir. O’zaro harakat protsessida neytron yulduz  o’z yo’ldoshining moddasini «tortib» oladi va uning sirtini, rentgen trubkasidagi anod singari, zarralar bombardimon qiladi. Mana shu sabab nurlanishni vujudga keltiradi. Bu nurlanish, sistema (juda katta tezlik bilan) aylanayotganligi va u bilan birga «rentgen projektorining gigant nuri aylanganligi sababli, vaqt bo’yicha pulslanib turadi.Rentgen nurlarining kashf qilinishi fizika tarixida muhim rol o’ynaganligi aniq. Undan keyin yangi tadqiqotlar amalga oshirildi hamda atomlar tuzilishi va materiyaning kvant nazariyasi haqidagi hozirgi zamon qarashlarining shakllanishiga olib kelgan ilmiy yutuqlar qo’lga kiritildi.