أين اكتُشفت الأشعة السينية، ومن اكتشفها؟
في 8 نوفمبر 1895، اكتشف الفيزيائي الألماني فيلهلم كونراد رونتغن (Wilhelm Conrad Röntgen) الأشعة السينية في معهد الفيزياء بجامعة فورتسبورغ (Würzburg). كان يدرس التوصيل الكهربائي في الغازات. ولاحظ إشعاعًا يستطيع اختراق مواد تحجب الضوء المرئي. فأطلق عليه اسم الأشعة السينية.
إذا كنت تربط الاكتشاف بصورة اليد الشهيرة، فابدأ بالمختبر. حدث الاكتشاف في نوفمبر. أما صورة اليد اليسرى لآنا برتا رونتغن (Anna Bertha Röntgen)، فجاءت لاحقًا في 22 ديسمبر 1895، بحسب تأريخ متحف العلوم (Science Museum). فالرصد الأول والصورة المألوفة يعودان إلى لحظتين منفصلتين.
نشر رونتغن أول بحث يعلن فيه هذا النوع الجديد من الأشعة في 28 ديسمبر 1895. وفي 5 يناير 1896، نشرت صحيفة دي بريسه (Die Presse) في فيينا (Viyana) خبر الاكتشاف. توضح هذه التواريخ كيف انتقلت الأشعة السينية من ملاحظة مختبرية إلى النشر العلمي والتغطية الصحفية.
ما الذي أتاح رؤية داخل الجسم بالأشعة السينية؟
الأشعة السينية إشعاع كهرومغناطيسي، مثل الضوء المرئي. وتتيح لها طاقتها الأعلى اختراق أجسام كثيرة، منها جسم الإنسان. وقد رصد رونتغن إشعاعًا ينفذ عبر مواد معتمة للضوء المرئي. وأصبحت هذه القدرة أساس التصوير الطبي بالأشعة السينية.
تعتمد الصورة الناتجة على اختلاف امتصاص الأشعة. فالكالسيوم في العظام يمتص الأشعة السينية أكثر من كثير من الأنسجة الرخوة المحيطة بها. لذلك تبدو العظام أكثر بياضًا في الصور الشعاعية التقليدية. وإذا سبق لك أن رأيت صورة أشعة للأسنان، فقد رأيت تطبيقًا يوميًا لهذا الإشعاع نفسه: إذ يمكن للتصوير الشعاعي كشف بعض مشكلات الأسنان.
يساعد التصوير الشعاعي الطبي أيضًا على كشف كسور العظام والالتهاب الرئوي والأجسام الغريبة داخل الجسم. وتربط هذه الاستخدامات اكتشاف رونتغن بأسئلة عملية تتعلق بالإصابات والأمراض.
صورة اليد وتسمية أشعة رونتغن
تُظهر صورة الأشعة المبكرة الشهيرة اليد اليسرى لآنا برتا رونتغن مع خاتم. ويؤرخ متحف العلوم التقاطها في 22 ديسمبر 1895. وتجعل العظام والخاتم هذه الصورة تحديدًا سجلًا ملموسًا لقدرة الإشعاع الجديد على التصوير.
ودخلت يد أخرى في العرض العلني للاكتشاف. ففي اجتماع جمعية فورتسبورغ الفيزيائية والطبية في 23 يناير 1896، صُوّرت يد عالم التشريح ألبرت فون كوليكر (Albert von Kölliker). واقترح تسمية الإشعاع بأشعة رونتغن. وربط الاقتراح الأشعة بمكتشفها مباشرة.
حصل رونتغن على أول جائزة نوبل في الفيزياء في 10 ديسمبر 1901، تقديرًا لاكتشافه. وجاءت الجائزة بعد الملاحظة المختبرية والبحث الأول والتغطية الصحفية وعرض فورتسبورغ. وتوضح هذه الأحداث مجتمعة كيف نال الاكتشاف الاعتراف العلمي.
كيف ينتج جهاز الأشعة السينية الإشعاع؟
أنبوب الأشعة السينية أنبوب مفرغ من الهواء. تنطلق الإلكترونات من مهبط مسخّن، وتتسارع تحت جهد كهربائي عالٍ نحو هدف معدني يعمل مصعدًا. وينتج عن اصطدامها بالهدف أشعة سينية. وهكذا يمكنك الربط بين عمل الجهاز الكهربائي والإشعاع المستخدم في التصوير.
تُسمّى إحدى عمليات الإنتاج إشعاع الفرملة، أو بريمسشترالونغ. تتباطأ الإلكترونات حين تصطدم بهدف مثل التنغستن. ومع فقدانها الطاقة، تطلق جزءًا منها على هيئة أشعة سينية. ويصف المصطلح تباطؤ الإلكترونات عند الهدف.
وتنتج عملية ثانية الأشعة السينية المميّزة. فعندما يملأ إلكترون آخر شاغرًا في غلاف إلكتروني داخلي للذرة، يطلق هذا الانتقال فوتونًا بطاقة محددة. وتوضح هذه العملية وإشعاع الفرملة كيف يمكن لتفاعلات تشارك فيها الإلكترونات أن تولّد الأشعة السينية.
يحدد جهد الأنبوب الحد الأعلى لطاقة الفوتونات الناتجة. فالأنبوب الذي يعمل بجهد 80 كيلوفولت لا يستطيع توليد فوتونات تتجاوز طاقتها 80 كيلوإلكترون فولت. ومن المحطات اللاحقة في تطوير الأنابيب بحث ويليام ديفيد كوليدج (William David Coolidge)، المنشور في مجلة فيزيكال ريفيو (Physical Review) في 1 ديسمبر 1913.
من المختبر إلى طب المستشفيات
بحلول ثلاثينيات القرن العشرين، كانت معظم مستشفيات المملكة المتحدة (Birleşik Krallık) تضم أقسامًا وتجهيزات مخصصة للأشعة السينية. فقد أصبح الإشعاع المكتشف في فورتسبورغ جزءًا من الرعاية المنظمة في المستشفيات. وأتاحت الأقسام المخصصة إجراء فحوص الأشعة داخل مرافق المستشفى نفسه.
يشمل التصوير الطبي بالأشعة السينية اليوم التصوير الشعاعي التقليدي، والتصوير المقطعي المحوسب، والتنظير التألقي، وتصوير الثدي الشعاعي. وتستخدم جميعها الأشعة السينية المؤيّنة لتكوين الصور. وتصف هذه الأسماء طرائق تصوير مختلفة، لكنها جميعًا تدخل ضمن الاستخدام الطبي للإشعاع الذي اكتشفه رونتغن.
وللأشعة السينية دور علاجي أيضًا. فالعلاج الإشعاعي يستخدمها لاستهداف الخلايا السرطانية. ويأتي هذا التطبيق إلى جانب التصوير التشخيصي: إذ يمكن للنوع نفسه من الإشعاع أن يساعد على تكوين صورة أو أن يُستخدم في علاج السرطان.
فنيو الأشعة والتصوير خلال الحرب
خلال الحرب العالمية الأولى، استخدمت ماري كوري (Marie Curie) سيارات جرى التبرع بها للمساعدة في إنشاء خدمات متنقلة للأشعة السينية. وضمت شبكتها 20 محطة متنقلة و200 محطة ثابتة.
شغّلت إيرين جوليو كوري (Irène Joliot-Curie) أجهزة الأشعة السينية على الجبهة البلجيكية (Belçika) في سن 18 عامًا. كما علّمت الممرضات كيفية استخدامها. ويبين عملها أن طب الأشعة خلال الحرب شمل تشغيل الأجهزة ونقل المهارات العملية إلى عاملين طبيين آخرين.
توضح محطات زمن الحرب وأقسام المستشفيات المخصصة في ثلاثينيات القرن العشرين بيئات مختلفة للعمل بالأشعة السينية. جمعت شبكة كوري بين التجهيزات المتنقلة والثابتة. ثم ضمت المستشفيات البريطانية لاحقًا أقسامها الخاصة. وفي البيئتين، اعتمد التصوير الطبي على الأجهزة وعلى أشخاص قادرين على تشغيلها.
ما علم البلورات بالأشعة السينية؟
أصبحت الأشعة السينية أداة لدراسة البلورات أيضًا. نُشرت أعمال ماكس فون لاوه (Max von Laue) حول حيود الأشعة السينية في البلورات عام 1912. وأثبتت الطبيعة الكهرومغناطيسية لهذه الأشعة. وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1914 لاكتشاف حيودها بواسطة البلورات.
تقاسم ويليام هنري براغ (William Henry Bragg) وابنه ويليام لورنس براغ (William Lawrence Bragg) جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1915. وكان إسهامهما الذي كُرّما عليه يتعلق بتحليل البنى البلورية باستخدام الأشعة السينية. فالإشعاع الذي أتاح كشف التراكيب داخل اليد دعم أيضًا أبحاث البنية البلورية.
لماذا تهم الوقاية من الإشعاع؟
الأشعة السينية إشعاع مؤيّن، ويمكنها إتلاف الحمض النووي. وقد يسهم هذا التلف في تغيرات جينية تؤدي إلى السرطان. لذلك تقترن قيمتها الطبية بضرورة تقييم التعرض للإشعاع خلال الفحص.
تحدد إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) مبدأين أساسيين للوقاية. ينبغي أن تفوق الفائدة المتوقعة للمريض الضرر. وينبغي أيضًا إجراء الفحص بأقل جرعة تنتج صورة كافية للتشخيص. وإذا كنت تربط التصوير الحديث باكتشاف رونتغن، فهذه المبادئ جزء من تاريخه، إلى جانب الصور والأجهزة.
التسلسل الزمني
- 8 نوفمبر 1895: يكتشف رونتغن الأشعة السينية في مختبره بفورتسبورغ.
- 22 ديسمبر 1895: تُلتقط صورة الأشعة الشهيرة ليد آنا برتا رونتغن، بحسب تأريخ متحف العلوم.
- 28 ديسمبر 1895: ينشر رونتغن أول بحث يعلن فيه الاكتشاف.
- 5 يناير 1896: تنشر دي بريسه خبر الاكتشاف.
- 23 يناير 1896: يقترح كوليكر اسم أشعة رونتغن خلال عرض فورتسبورغ.
- 10 ديسمبر 1901: يحصل رونتغن على أول جائزة نوبل في الفيزياء.
- 1912: تُنشر أعمال لاوه حول حيود الأشعة السينية في البلورات.
- 1 ديسمبر 1913: يظهر بحث كوليدج الذي يصف أنبوبه للأشعة السينية في فيزيكال ريفيو.
- 1914: يحصل لاوه على جائزة نوبل في الفيزياء.
- الحرب العالمية الأولى: تنشئ ماري كوري شبكة من محطات الأشعة السينية المتنقلة والثابتة؛ وتشغّل إيرين أجهزة الأشعة السينية وتعلّم الممرضات استخدامها.
- 1915: يتقاسم ويليام هنري براغ وويليام لورنس براغ جائزة نوبل في الفيزياء.
- ثلاثينيات القرن العشرين: تضم معظم المستشفيات البريطانية أقسامًا مخصصة للأشعة السينية.
- 1962: تكتشف تجربة صاروخية مصدر الأشعة السينية سكوربيوس إكس-1 (Scorpius X-1).
تفاصيل لن تجدها في الأدلة الإرشادية
صورة اليد المألوفة لدى متحف العلوم نسخة فوتوغرافية. ويحدد سجل مقتنيات المتحف موقع الصورة الشعاعية الأصلية في المتحف الألماني (Deutsches Museum) بمدينة ميونخ (Münih). وعندما تطّلع على هذا السجل المتحفي، يهمك التمييز بين الصورة الأصلية ونسختها اللاحقة.
تبرع رونتغن بقيمة جائزة نوبل، البالغة 50,000 كرونة، لجامعة فورتسبورغ. ولم يتقدم بطلب براءة اختراع للاكتشاف. كما لم يلقِ محاضرة نوبل. وترافق هذه التفاصيل السجل الأشهر لحصوله على الجائزة عام 1901.
من الصور الطبية إلى علم فلك الأشعة السينية
يمتص الغلاف الجوي للأرض معظم الأشعة السينية القادمة من الفضاء. لذلك يجب حمل الكواشف الفلكية إلى ما فوق الغلاف الجوي. ويتطلب رصد هذه الأشعة بيئة مختلفة عن الفحص في المستشفى، حيث ينتج أنبوب الإشعاع المستخدم لتكوين الصورة.
في عام 1962، اكتشفت تجربة صاروخية أجراها ريكاردو جياكوني (Riccardo Giacconi) وزملاؤه سكوربيوس إكس-1. ويُعد أول مصدر للأشعة السينية يُكتشف خارج المجموعة الشمسية. وهكذا أصبحت الأشعة السينية وسيلة لدراسة التراكيب على الأرض والمصادر في الفضاء معًا.
الأسئلة الشائعة
من اكتشف الأشعة السينية؟
اكتشفها فيلهلم كونراد رونتغن في 8 نوفمبر 1895، في معهد الفيزياء بجامعة فورتسبورغ. وكان بحثه يتناول التوصيل الكهربائي في الغازات.
لمن تعود اليد الظاهرة في صورة الأشعة الشهيرة؟
إنها اليد اليسرى لآنا برتا رونتغن، وتظهر مع خاتم. ويؤرخ متحف العلوم الصورة الشعاعية في 22 ديسمبر 1895.
لماذا تبدو العظام بيضاء في صورة الأشعة السينية؟
يمتص الكالسيوم في العظام الأشعة السينية أكثر من كثير من الأنسجة الرخوة المحيطة بها. وهذا يجعل العظام تبدو أكثر بياضًا في الصور الشعاعية التقليدية.
هل غيّرت الأشعة السينية التصوير الطبي وحده؟
أتاحت أيضًا تحليل البنى البلورية والرصد الفلكي. وتُستخدم الأشعة السينية كذلك في العلاج الإشعاعي لاستهداف الخلايا السرطانية.
المصادر
- أرشيف جامعة فورتسبورغ — فيلهلم كونراد رونتغن uni-wuerzburg.de
- موقع رونتغن التذكاري بفورتسبورغ — فيلهلم رونتغن wilhelmconradroentgen.de
- مجموعة متحف العلوم — صورة يد رونتغن بالأشعة collection.sciencemuseumgroup.org.uk
- المعاهد الوطنية للصحة–المعهد الوطني للتصوير الطبي الحيوي والهندسة الحيوية — الأشعة السينية nibib.nih.gov
- ويكيبيديا — الأشعة السينية en.wikipedia.org
- الوكالة الأسترالية للحماية من الإشعاع والسلامة النووية — الأشعة السينية arpansa.gov.au
- فيزيكال ريفيو — أنبوب قوي لأشعة رونتغن بتفريغ إلكتروني خالص journals.aps.org
- إدارة الغذاء والدواء الأمريكية — التصوير الطبي بالأشعة السينية fda.gov
- المعهد الأمريكي للفيزياء — ماري كوري: مساعدة الجرحى history.aip.org
- NobelPrize.org — إيرين جوليو كوري nobelprize.org
- الاتحاد الدولي لعلم البلورات — جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1914 iucr.org
- NobelPrize.org — ويليام براغ: حقائق nobelprize.org
- المعهد الوطني للسرطان — الإشعاع cancer.gov
FAQ
أين اكتُشفت الأشعة السينية، ومن اكتشفها؟
اكتشف الفيزيائي الألماني فيلهلم كونراد رونتغن الأشعة السينية في 8 نوفمبر 1895، في معهد الفيزياء بجامعة فورتسبورغ، أثناء بحثه في التوصيل الكهربائي في الغازات.
لمن تعود اليد في صورة الأشعة المبكرة الشهيرة؟
تُظهر الصورة اليد اليسرى لآنا برتا رونتغن مع خاتم. ويؤرخ متحف العلوم هذه الصورة الشعاعية في 22 ديسمبر 1895.
لماذا تبدو العظام بيضاء في صور الأشعة السينية؟
يمتص الكالسيوم في العظام الأشعة السينية أكثر من كثير من الأنسجة الرخوة المحيطة بها، فتبدو العظام أكثر بياضًا في الصور الشعاعية التقليدية.
كيف أسهمت الأشعة السينية في نشوء علم البلورات؟
أثبتت أعمال ماكس فون لاوه المنشورة عام 1912 حول حيود الأشعة في البلورات الطبيعة الكهرومغناطيسية للأشعة السينية. ثم تقاسم ويليام هنري براغ وويليام لورنس براغ جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1915، لإسهاماتهما في تحليل البنى البلورية بالأشعة السينية.
Image: First medical X-ray by Wilhelm Röntgen of his wife Anna Bertha Ludwig’s hand – 18951222.jpg — Wilhelm Röntgen, Public domain
