Röntgen - Röntgenstrahlung und ihre Wirkung

Auszug aus einem Interview von H.J. Dam, "Mc Clure's Magazine", mit Professor W. C. Röntgen im April 1896
 
"Nun, Herr Professor", sagte ich, "wollen Sie so freundlich sein, mir die Geschichte Ihrer Entdeckung zu erzählen?"
 
"Da gibt es eigentlich keine Geschichte", antwortete er. "Ich interessierte mich schon seit langer Zeit für die Kathodenstrahlen, wie sie von Hertz und speziell von Lenard in einer luftleeren Röhre studiert worden waren. Ich hatte die Untersuchung dieser und anderer Physiker mit großem Interesse verfolgt und mir vorgenommen, sobald ich Zeit hätte, einige selbständige Versuche in dieser Beziehung anzustellen; diese Zeit fand ich im Oktober 1895. Ich war noch nicht lange bei der Arbeit, als ich etwas Neues beobachtete".
 
"Welches Datum war es?" — "Der 8. November."
 
"Was war das? "Ist es Licht?" — "Nein, denn es kann weder reflektiert noch gebrochen werden."
 
"Ist es Elektrizität?" — "Nicht in der bekannten Form."
 
"Was ist es dann?"
 
"Ich weiß es nicht. Nachdem ich die Existenz einer neuen Art von Strahlen nachgewiesen hatte, ging ich daran, ihre Eigenschaften zu untersuchen. Es zeigte sich aus den Versuchen bald, daß die Strahlen ein ungewöhnliches Durchdringungsvermögen besitzen, und zwar von einer Kraft, die bis jetzt an Strahlen unbekannt ist. Sie durchdringen Papier, Holz und Tuch mit Leichtigkeit, die im umgekehrten Verhältnis zur Dichtigkeit des Metalls zu stehen scheint. Diese Erscheinungen sind alle in meiner Abhandlung besprochen, welche ich der Würzburger Physikalisch-Medizinischen Gesellschaft vorgelegt habe; dort finden Sie auch alle Resultate angegeben. Da die Strahlen diese große Durchdringungskraft hatten, schien es selbstverständlich, daß sie auch durch Fleisch hindurchgehen konnten, und den Beweis fand ich beim Photographieren der Hand, wie ich Ihnen das schon zeigte."
 
"Wie denken Sie sich die weitere Entwicklung der Anwendung der Strahlen?"
 
"Ich bin kein Prophet und liebe das Prophezeien nicht. Ich setze meine Untersuchungen fort, und sobald meine Resultate sich bestätigen, werde ich sie veröffentlichen." 

Lebensgeschichte

• in Lennep (Remscheid) geboren
• weitere Stationen seiner Lern-/Lehrtätigkeit: Holland, Zürich (Maschinenbauingenieur), Straßburg, Gießen
• 1888: Würzburg, später Rektor der Uni
• 1895: 8.Nov.: Entdeckung der X-Strahlen
• 28.Dez.: erste Mitteilung
• 1901: erster Nobelpreis für Physik verliehen
• 10.2.1923: Tod in München
• wichtige Entdeckungen in "seiner" Zeit
  1820 Magnet. Wirkung eines elektrischen Stromes (H. C. Oerstedt); Kraft zwischen zwei Strömen (A. M. Ampère)  
  1826 Ohmsches Gesetz (G. S. Ohm)  
  1831 Elektromagnetische Indukation, Selbstinduktion (1835) (M. Faraday)  
  1886 Nachweis der elektromagnetischen Wellen (H. Hertz)  
  1895 Röntgenstrahlen (W. C. Röntgen)  
  1896 Radioaktive Strahlung (H. Becquerel)  
  1897 Elektron (J. J. Thomson)  
  1898 Entdeckung der radioaktiven Elemente Polonium u. Radium (P. u. M. Curie)  
  1900 Quantenhypothese (M. Planck)  
  1905 Spezielle Relativitätstheorie, Quantentheorie des Photoeffekts (A. Einstein) 

 
Wie kam es dazu?
Mitte des 19. Jahrhunderts beanspruchte die Stromleitung in Gasen die besondere Aufmerksamkeit der Physiker. Es war bekannt: Wenn man an Glasröhren reibt, in denen sich verdünnte Luft befindet, entstehen Strahlen.
Durch die Erfindung des Funkeninduktors, war es möglich, an so eine Glasröhre hohe Spannungen anzulegen. Heinrich Geißler, ein ehemaliger Glasbläser aus dem Erzgebirge, hatte sich auf den Bau solcher Glasröhren spezialisiert. Ihm gelang es auch, in das Glas normale Metalldrähte einzuschmelzen. Früher mußte man das teure Platin nehmen.

Entfernt man also die Luft aus der Glasröhre, daß ein Druck von 5 Kilopascal herrscht und legt Hochspannung an, sieht man ein blaues Band von Anode zu Kathode: die "Kathodenstrahlen". Herrscht in der Glasröhre ein Druck von weniger als 1Pascal, so tritt an der Glaswand, die der Kathode gegenüber liegt, eine Fluoreszenz auf, die Crooks als erster bemerkte. Der Physiker Lenard kam als erster auf die Idee, die Kathodenstrahlen ins Freie treten zu lassen. Der Engländer Varley kam 1871 darauf, daß dieser Kathodenstrahl ein Strahl ist, der aus Elektronen besteht. Jetzt zu Röntgens Leistung: Er experimentierte ein bißchen mit Crooksschen Röhren herum. Er begann, die Röhre in einem "ziemlich eng anliegenden Mantel aus dünnem schwarzem Karton" einzuschließen. Röntgen wollte sich der Lichtdurchlässigkeit dieser Hülle überzeugen. Mehr oder weniger zufällig bemerkte er die Fluoreszenz eines mit Bariumplatinzyanür bestrichenen Plättchens. Diese Strahlen, die dieses Phänomen hervorrieven, nannte er X-Strahlen. Er probierte die Durchlässigkeit an vielen anderen Objekten, unter anderem an einer lebenden Hand (die seiner Frau), was die größte Verwunderung und Beachtung hervorrief.

Neid
Natürlich bekam Röntgen auch mehrere Neider. Er selbst förderte das durch seinen Charakter zurückhaltend, ja fast schüchtern war. Die Tatsache, daß er bei der Nobelpreisverleihung keine Rede hielt, legten manche als Gewissensbisse Röntgens aus, weil er wußte, daß er die Röntgenstrahlen nicht entdeckt hatte. So wurde sein Vorbild zu seiner Konkurrenz: Lenard beanspruchte die Entdeckung der X-Strahlen für sich.

Röntgen: "Die X-Strahlen werden durch Kathodenstrahlen erzeugt"
Lenard: "Kathodenstrahlen werden in X-Strahlen umgewandelt"

Ruhm
So kam es, daß bereits am 5. Januar 1895 in der wiener Zeitung "die Presse" der erste populärwissenschaftliche Artikel über die "neue Art von Strahlen" erschien. Insgesamt erhielt er 89 Ehrungen, darunter die Ehrendoktorwürde in Würzburg, die Aufnahme als korrespondierendes Mitglied der Münchener Akademie der Wissenschaften, und schließlich der 1. Nobelpreis für Physik. Wenn man bedenkt, daß es nur Zeitungen und Telegrafie gab, ist diese schnelle Bekanntheit beachtlich. Röntgen war einer der wenigen, die ihren Ruhm und ihre Ehre noch selbst miterlebten. So wollten die wichtigsten Wissenschaftler der ganzen Welt einen großen Kongreß zu seinem 70. Geburtstag veranstalten, der aber leider wegen dem Krieg nicht stattfand. Im Nachhinein wird seine Bedeutung wohl darin sehr deutlich, daß es das Verb "röntgen" und viele weiter ähnliche Wortkombinationen, und die Maßeinheit "1Röntgen"gibt. Diese Publicity um ihn herum war ihm jedoch eine Last, er wollte weiter seine Versuche machen. So blieb er der "alten" Physik treu. Er wollte und/oder konnte der "neuen" Physik von Planck und Einstein nicht folgen. Da in München aber ein großartiges Umfeld, mit vielen namhaften Physikern war, das ihn reizte, siedelte er 1900 nach dort um - obwohl das Umfeld nicht so freundlich wie in Würzburg war. Er lehnte auch ein Angebot der damals riesigen und bedeutenden AEG, die seine Erfindung noch größer als sie schon war machen wollte, und ihm reichlich Geld beschert hätte und Angebote mehrerer Unis ab. Er war weiterhin Professor, verfaßte noch einige Publikationen. Langsam ließ er sein Forscherleben ausklingen, kaufte sich ein Jagdhaus in Weilheim - nur seine Versuche machte er bis zu seinem Lebensende gerne weiter. Die erste schwere Krankheit, der Tod vieler seiner Freunde, die Krankheit seiner Frau und deren Tod zerrütteten ihn total. Anfängliche Kriegsbegeisterung, "baute ihn auf". Dazu kam Patriotismus (während des Krieges achtete er strengstens darauf, daß die vorgegebenen Rationen eingehalten wurden; mit der Waage in der Küche). Auch Antisemitismus war ihm nicht fremd. Dieses Phänomen ließ Röntgen nicht mehr los, er beschäftigte sich jetzt damit, die Schärfe der Abbildungen besser zu machen, dann mit Durchlässigkeitsversuchen. 

 
Entwicklungen
Röntgen legte mit seiner Entdeckung den Grundstein für weitere Forschungen an seinen Strahlen bis in die Gegenwart und Zukunft!

Entwicklungen zu seiner Lebzeit:

• zunächst als Revolution der Photographie gesehen
  "verrückte" Ideen: x-Strahlen im Opernglas
  In Schuhgeschäften: Paßt der Schuh?
• Diagnostik:
  Knochenbrüche "röntge" erstmals Dessauer
• X-Strahlen eignen sich, um Tumore und Krebskranke zu erkennen/behandeln
• Therapie:
  Mädchen mit "tierfellähnlichem Muttermal" wurde erfolgreich bestrahlt
• Geschwulstbehandlung
  ab 1898 in Krankenhäusern
• zerstörungsfreie Materialprüfung
• die Elektronen wurden als kleinste negative vorkommende Ladung entdeckt
• starke Vergrößerungsmöglichkeit (1000x, besser als Photofilm)

Spätere Weiterentwicklungen

• Entstehen der "Biophysik" (Medizin, Biologie, Physik)
• Entstehen der Astrophysik
• Entstehung der Radiologie
• Einflüsse in die Optik
• Kernspintomographie
• ab 1955: Röntgentherapie in Verbindung mit Kerntherapie 

Selbst heute kennen die Menschen nur einen verschwindend kleinen Bereich in der Anwendung der Röntgenstrahlen.

negative Begleiterscheinungen / Schutz
schon die Ersten Leute, die mit Röntgenstrahlen erkannten negative Seiten: die Strahlen sollten "ähnlich den Sonnenstrahlen die Haut verbrennen". Nach längerer Bestrahlung wurden Finger (Hände als Lieblingsobjekt) rot, schwollen an, Blasen bildeten sich,...
Deshalb gab es 1896 die ersten Strahlenschutznormen, nur keiner beachtete sie. Wieder andere waren der Meinung, jede Vrewendung von Röntgenstrahlen solle verboten werden und "alle Röhren ins Meer versenkt werden". Insgesamt ließen 359 "Pioniere" ihr Leben, bis 1940 weitere 27, bis heute weitere 163 = 545

1927 erkannte man, daß Röntgenstrahlen künstliche Mutationen (im Erbgut) auslösen - allgemeine Erkenntnis für alle Strahlen. Daraufhin untersuchte Dessauer die Beziehung zwischen Strahlendosis und Strahleneinwirkung, was die Voraussetzung für einen gezielten Einsatz war. Heute weiß man kaum etwas über die Wirkung von Strahlen auf Einzeller, weniger auf höhere Lebewesen, und so gut wie nichts auf Menschen. Schutz bringt Abstand vor Strahlungsquelle, niedrige Dosis, seltene Bestrahlung und Abschirmung durch Metallplatten. Die zugelassene Dosis ist so extrem gering festgelegt, daß man heutzutage keine Schädigungen feststellen kann. Der Mensch hat gelernt, mit Strahlen zu leben, und sie als sinnvolles Hilfsmittel zu verwenden!

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