Wilhelm Röntgen

Wilhelm Conrad Röntgen (27. maaliskuuta 1845 Lennep, Preussi (nykyinen Saksa) – 10. helmikuuta 1923 München, Saksa) oli saksalainen fyysikko, joka tunnetaan erityisesti röntgensäteiden kokeellisesta löytämisestä. Hänen kehittämäänsä konetta, joka lähettää röntgensäteitä, kutsutaan röntgenlaitteeksi. Wilhelm Röntgen sai löydöstään maailman ensimmäisen Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 1901, mutta itse suhtautui löytämäänsä säteilyyn hyvin vaatimattomasti. Röntgenin löytö aiheutti pienen vallankumouksen fysiikan alalla ja useat tiedemiehet aloittivat sen tutkimisen. Se sai poikkeuksellisen innokkaan vastaanoton niin tiedemiesten kuin maallikoiden keskuudessa. Alkuaine numero 111 nimettiin Röntgenin mukaan marraskuussa 2004 röntgeniumiksi, jonka lyhenne on Rg, aiemmin Unununium.

Elämä

Nuoruus 

Wilhelm Röntgen syntyi saksalaisessa Lennepin (nykyinen Remscheid-Lennep) kaupungissa. Röntgenin isä oli Dahbringhausenissa vuonna 1801 syntynyt räätäli Friedrich Conrad Röntgen. Äiti Charlotte Constanze Frowein oli erään alun perin Lennepistä lähtöisin olevan ja myöhemmin Amsterdamiin siirtyneen suvun jäsen. Frowein ja Röntgen menivät naimisiin 1. toukokuuta 1842. Kolme vuotta myöhemmin he saivat ainoaksi lapsekseen jääneen Wilhelm Röntgenin. Friedrich Röntgenin ammatti ei tuottanut rahaa kovinkaan hyvin, joten Wilhelmin ollessa kolmevuotias perhe muutti Alankomaihin paremman myynnin toivossa. He asettuivat Apeldoorniin, jonne oli myös Röntgenin äidin perhe asettunut asumaan. Röntgen kävi peruskoulua Apeldoornissa Martinus Herman van Doornin instituutissa 16-vuotiaaksi asti. Röntgen osasi saksan lisäksi puhua hollantia, joten kieli ei ollut opiskelun este. Röntgen ei osoittanut erityisiä taipumuksia missään kouluaineessa, mutta hän oli varsin lahjakas mekaanisten laitteiden rakentamisessa. Tämä piirre säilyi aikuisikään asti. Röntgen oli hyvin luonnonläheinen ja rakasti metsissä kävelemistä.

Opiskeluvuodet 
Vuonna 1862 Röntgen siirtyi opiskelemaan Utrechtin tekniseen kouluun, jossa koulutettiin 14–18-vuotiaita poikia teollisuustöihin. Röntgen kuitenkin erotettiin hänen koulutoverinsa tehtyä pilapiirroksen eräästä opettajasta. Opettaja kysyi Röntgeniltä, kuka pilapiirroksen oli tehnyt, mutta Röntgen kieltäytyi vastaamasta ja erotettiin. 

Röntgen pääsi seuraamaan tammikuussa 1865 epävirallisena oppilaana opetusta Utrechtin yliopistossa. Hän kuuli, että kykenisi opiskelemaan Zürichissä, jos läpäisisi pääsykokeen. Saman vuoden marraskuussa hän aloitti Zürichin polyteknisessä opistossa insinööriopinnot, mille päättötodistuksen puuttuminen ei ollut este. Röntgen kävi muun muassa Rudolf Clausiuksen luennoilla ja työskenteli August Kundtin laboratoriossa. Clausius ja Kundt vaikuttivat huomattavasti Röntgenin kehittymiseen. Röntgen osoitti lahjakkuutensa Zürichin teknillisessä korkeakoulussa. Hän sai kaikista kahdeksasta opintoaineestaan parhaimman arvosanan, kahdesta lähes parhaan ja yhdestä hyvän arvosanan. Röntgen valmistui insinööriksi vuonna 1868. Valmistumisen jälkeen hän päätti jäädä vielä vuodeksi viimeistelemään tutkielmaansa, Studien Ober Gase, joka käsittelee kaasujen ominaisuuksia. Lopulta tutkielma oikeutti tohtorin tutkinnon suorittamiseen, minkä hän teki Zürichin yliopistossa.

Röntgen asui lähellä yliopistoa. Hänen asuntonsa alakerrassa oli krouvi, Zum grünen Glas, jossa kävi pääosin professoreja ja opiskelijoita viettämässä iltaa. Krouvin omisti Johann Gottfried Ludwig, joka oli muuttanut Sveitsiin vuoden 1830 vallankumouksen alta. Hän tarjoili krouvissa ruokaa, mutta pystyi kielitaitonsa ansiosta kääntämään asiakkaidensa kirjoituksia latinaksi. Krouvi oli Röntgenin elämän kannalta olennainen, koska hän tapasi siellä ensimmäistä kertaa Anna Bertha Ludwigin, jonka kanssa hän meni naimisiin Apeldoornissa 19. tammikuuta 1872. Naimisiin menon jälkeen Röntgen matkusti vaimonsa kanssa Strasbourgiin. Anna Ludwig oli sukua runoilija Otto Ludwigin kanssa. Avioliittoon ei syntynyt lapsia, mutta he adoptoivat 1887 kuusivuotiaan Josephine Bertha Ludwigin, joka oli rouva Röntgenin ainoan veljen tytär.

Aikuisikä 

Tohtoriksi väiteltyään Röntgen pääsi Kundtin assistentiksi ja aloitti samana vuonna työt Würzburgin yliopistossa. Kolme vuotta myöhemmin Röntgen aloitti luennoitsijana Strasbourgin yliopistossa. Vuosi tämän jälkeen hänet nimitettiin professoriksi Hohenheimin maatalousakatemiaan Württembergissä. Vuonna 1876 hän palasi Strasbourgiin fysiikan professoriksi ja vuonna 1879 hän sai Gießenin yliopiston fysiikan osaston professorin viran. Röntgenin vanhemmat kuolivat, kun hän työskenteli Gießenissä, jonka hautausmaalle heidät haudattiin.

Röntgenille tarjottiin 1880-luvulla professuureja Jenan (1886) ja Utrechtin yliopistoista (1888), mutta kieltäytyi näistä. Vuonna 1888 hän kuitenkin suostui vastaanottamaan fysiikan professorin viran Würzburgin yliopistosta, josta hän sai yliopiston merkittävimmän fysiikan professuurin. Hänet valittiin yliopiston rehtoriksi 2. tammikuuta 1894. Samana vuonna hän aloitti tutkimuksensa katodisäteiden parissa. Katodisäteet olivat niiden löytämisen jälkeen yksi sen ajan fysiikan tutkituimmista kohteista. Vuoden 1895 lopulla hän löysi röntgensäteet, mistä hän tuli kuuluisaksi. Röntgensäteiden löytämisen jälkeen ne olivat yksi mielenkiintoisimpia tutkimuskohteita. Lopulta vuonna 1900 Röntgen vastaanotti viran Münchenin yliopistosta Baijerin hallituksen erityisestä pyynnöstä. Siellä hän myös päätti akateemisen uransa. Röntgenille annettiin vuonna 1901 kaikkien aikojen ensimmäinen Nobelin fysiikanpalkinto löytämänsä röntgensäteilyn ansiosta.

Kuolema 
Röntgen kuoli suolistosyöpään 77-vuotiaana, neljä vuotta vaimonsa kuoleman jälkeen, vuonna 1923. Syövän ei uskota välttämättä aiheutuneen hänen työnsä parissa saamastaan ionisoivasta säteilystä. Hän altistui säteilylle uransa aikana varsin lyhyen ajan, ja lisäksi Röntgen oli aikanaan yksi harvoista tiedemiehistä, jotka käyttivät tutkimustensa aikana lyijysuojusta.  Kuollessaan Röntgen oli lähes vararikossa, sillä hän oli lahjoittanut Nobelin palkintorahat yliopistolle ja ensimmäistä maailmansotaa seurannut inflaatio oli syönyt hänen omaisuutensa. Röntgen toivoi testamentissaan, että kaikki hänen yksityinen ja tieteellinen kirjeenvaihtonsa tuhotaan, ja niin hänen omat arkistonsa tuhottiin. Deutsches Röntgen-Museumiin on koottu hänen kirjoittamiaan kirjeitä niiden vastaanottajilta.

Röntgensäteily

Alkutilanne 
Fysiikassa vallitsi hyvin epätietoinen tilanne, jonka pääsyyllisenä olivat katodisäteet. Eri tutkimuksissa oli löydetty toisistaan päinvastaisia tuloksia ja ala oli hyvin sekava. Eräs katodisäteitä tutkinut oli Heinrich Hertzin apulaisena toiminut Philipp Lenard. Hertz oli tullut katodisäteiden ominaisuuksia koskevasta tutkimuksessaan siihen tulokseen, että säteet olivat sähköisesti neutraaleja. Hertzin päätelmät olivat suorassa ristiriidassa brittifyysikko William Crookesin havaintojen kanssa. Crookesin mukaan katodisäteet olivat sähköisten molekyylien virtaa, jota hän kutsui myös ”aineen neljänneksi olomuodoksi”. Philipp Lenardin vuonna 1894 tekemät tutkimukset kuitenkin vahvistivat Hertzin teoriaa. Hän nimittäin osoitti kokeella, että säteily läpäisi alumiinifoliosta tehdyn ikkunan. Ilmiötä ei pystytty selittämään hiukkasten avulla.

Säteilyn löytyminen 

Lenardin tutkimusten innoittamana Röntgen kiinnostui aiheesta ja alkoi tutkia säteiden läpäisykykyä syksyllä 1895. Kuten muut fyysikot, Röntgen käytti varjostimena bariumplatinasyanidia. Varjostimella ei itsessään pitänyt olla vaikutusta itse kokeeseen, sillä se oli pienen matkan päässä putkesta, joka oli pimeässä huoneessa, ja se peitettiin mustalla pahvilla. Röntgen huomasi 8. marraskuuta 1895 tekemissään kokeissa, että varjostinaine fluoresoi. Röntgen ymmärsi, ettei ilmiöllä voinut olla tekemistä katodisäteiden kanssa ja varmistuttuaan siitä, että ilmiö on todellinen, hän aloitti systemaattisen tutkimuksen. Tutkimusten edetessä hän alkoi vähitellen uskoa, että kyseessä on valosta ja katodisäteistä poikkeava säteilyn laji. Lisäkokeet paljastivat, että Röntgenin löytämä X-säteily tunkeutui paperin, puun, käden ja ohuen metallikalvon läpi. Säteily myös jätti jälkiä valokuvausfilmiin.  Lääketieteilijät ymmärsivät heti  Röntgenin keksinnön lääketieteellisen merkityksen, ja tie tutkimuksesta käytännön sovellutuksiin oli nopea.

Kaksi kuukautta myöhemmin, 5. tammikuuta 1896, itävaltalainen sanomalehti kertoi Röntgenin löytämästä uudenlaisesta säteilystä. Röntgenille myönnettiin lääketieteen kunniatohtorin arvo Würzburgin yliopistosta röntgensäteilyn löytämisen johdosta. Myöhemmin hän sai lukemattomia kunniatohtoriuksia ja palkintoja. Jo vuonna 1896 kirjoitettiin yli tuhat röntgensäteitä käsittelevää julkaisua, mutta Röntgen itse kirjoitti aiheesta vain kaksi artikkelia. Hän piti yhden luennon Würzburgissa ja kieltäytyi muista esitelmäpyynnöistä, eikä pitänyt esitelmää edes Nobel-palkinnon myöntämistilaisuudessa.

Pierre Curien tavoin Röntgen kieltäytyi hakemasta keksinnölleen patenttia eettisiin syihin vedoten. Röntgen ei edes halunnut säteitä nimettävän hänen mukaansa; anglosaksisissa maissa säteitä kutsutaankin yhä nykyäänkin X-säteiksi (X-ray).

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla 
 Arno Forsius: Wilhelm Conrad Röntgen (1845–1923) ja röntgensäteet lääketieteessä 
 The New Marvel in Photography, an Article on and Interview with Röntgen, in McClure’s magazine, Vol. 6, No. 5, April, 1896, from Project Gutenberg
 NNDB.com–Wilhelm Röntgen

Saksalaiset fyysikot
Saksalaiset keksijät
Nobelin fysiikanpalkinnon saajat
Vuonna 1845 syntyneet
Vuonna 1923 kuolleet
99.5 Luonnontieteilijät, matemaatikot
Seulonnan keskeiset artikkelit