Rayos X: Un poco de suerte y mucha radiación
8 de noviembre de 1895. Sala 119-A de la Universidad de Würzburg, Alemania. El doctor en Física Wilhelm Conrad Röntgen se encontraba enfrascado en su investigación. Llevaba ya tiempo investigando sobre rayos catódicos (posteriormente identificados como corrientes de electrones), el tema de moda en la Física de la época. Para realizar sus experimentos utilizaba un tubo de Crookes, un aparato que tiene más o menos esta pinta:
Como veis en la imagen, para detectar estos rayos eran necesarias unas láminas cubiertas de platinocianida de bario, un químico que emite una característica fluorescencia verdosa cuando los rayos catódicos inciden sobre él. Estas láminas se iban intercambiando con el paso de los experimentos, y muchas de ellas se acumulaban por el laboratorio esperando a que les llegase su turno para brillar.
Encendió el aparato. Los rayos comenzaron a producirse. Röntgen miraba atentamente a las láminas de platinocianida de bario, pero había demasiada luz en la habitación y no conseguía distinguir bien la fluorescencia. Se levantó y cerró las cortinas, de manera que la habitación quedase en penumbra. Incluso decidió cubrir el tubo con papel negro, para bloquear así también la luz que desprendían los rayos en el interior del tubo.
Estando a oscuras, Röntgen se dio cuenta de que había otro brillo que se estaba produciendo en la habitación. Miró a su alrededor y descubrió que este brillo provenía de las láminas de platinocianida de bario sobre su mesa. «Pero no puede ser… esas láminas no han estado en contacto con los rayos… y están demasiado lejos para empezar a brillar…».
Además, el tubo estaba tapado así que lo que fuera que estuviese produciendo la fluorescencia era capaz de atravesar el papel que lo recubría. Al ver esto, Röntgen cogió un libro grueso y lo puso entre el tubo y las láminas (lo que sería más o menos equivalente a decir que añadió más capas de papel entre el tubo y la lámina). Nada, seguía brillando. Probó a desconectar la corriente del tubo, de manera que los rayos catódicos dejaran de producirse. Entonces sí, las láminas dejaron de brillar.
Seguro que, como yo, os podéis imaginar perfectamente a Wilhelm Röntgen con esa cara de “pensar intensamente” que todos ponemos alguna vez. Y es que realmente lo que estaba viendo no era fácil de interpretar pero, gracias a sus conocimientos sobre la radiación electromagnética, Röntgen fue capaz de deducir que lo que estaba viendo era consecuencia de un tipo de radiación desconocida que se producía durante sus experimentos, y a la que bautizó como rayos X.
A partir de ese momento en el laboratorio 119-A se sucedieron una serie de largos e intensos días de constantes experimentos y reflexiones, intentando comprender las características de esta nueva radiación. ¿Qué alcance tienen? ¿Qué materiales bloquean su paso y cuáles no? Para documentar sus experimentos utilizó películas fotográficas, que mostrarían como sombras aquellos objetos que no permitieran el paso de los rayos X. En una de estas pruebas Röntgen pidió a su mujer, Anna Bertha, que colocase la mano delante de la película. Esto es lo que vio como resultado (Fuente: On a new kind of rays (Ver “Para saber más”)):
¿No os recuerda a algo esta imagen? Seguro que sí. Lo que vemos aquí es la “sombra” de los huesos de la mano de Anna Bertha Röntgen (y de su anillo, que también podemos ver como una mancha sobre uno de sus dedos), ya que estos bloquean el paso de los rayos X. Los tejidos blandos a su alrededor son transparentes a la radiación y por eso no producen una imagen en la película fotográfica. Y es que, sin quererlo, ¡Röntgen acababa de producir la primera radiografía de la historia!
Röntgen era un tipo con suerte, ¿verdad? ¡Pues no señor! Y es que es muy fácil dejarse llevar por la idea de que los descubrimientos son, sobre todo, golpes de suerte. Nada más lejos de la realidad. Recordad que el estudio de los rayos catódicos era el tema de moda del momento. Probablemente habría muchos otros científicos produciendo rayos X en sus laboratorios, pero solo Röntgen supo darse cuenta de lo que estaba ocurriendo. Se dice incluso que William Crookes, pionero en los estudios de rayos catódicos, se había dado cuenta, al igual que Röntgen, de que en las placas fotográficas que guardaba cerca del tubo podían verse “sombras”, pero en lugar de pensar en algún tipo de radiación acusó al fabricante de las placas de vender material en mal estado. A lo mejor lo de Röntgen no fue solo suerte…
Tras dos meses de intensos experimentos, en enero de 1896, Röntgen decidió que su descubrimiento ya era lo bastante sólido como para ser publicado. Y, en efecto, fue recibido con gran emoción por toda la comunidad científica, llegando a ser galardonado en 1901 con el Premio Nobel de Física (en realidad, ¡el primer Nobel de Física de la historia!). Y, aunque aún estaban lejos de entender completamente las bases físicas de esta radiación, sus aplicaciones fueron destacables desde el primer momento. Tan solo un mes después de su descubrimiento, los rayos X se empezaron a utilizar en Medicina para, como se decía en aquella época, “visualizar el interior de los cuerpos sin necesidad de abrirlos”.
Actualmente encontramos aplicaciones de esta tecnología en todas partes. Prácticamente todos hemos visto alguna vez una radiografía, o los escáneres que usan para ver nuestro equipaje en estaciones o aeropuertos. Lo que quizá os sorprenda más es que también se usan en cosas como la restauración de arte, o incluso para comprobar el estado de curación de nuestro famoso jamón serrano. En ciencia también se usan muchísimo, y no sólo en estudios médicos, sino también en campos como la Astrofísica o la Biología Molecular. El uso de los rayos X en ciencia nos ha dejado algunas imágenes tan chulas como estas:
De hecho, las aplicaciones de los rayos X son tan importantes en la investigación actual que llevan a científicos de todo el mundo a viajar a distintos laboratorios para, con su ayuda, intentar ver lo invisible. Yo misma estoy ahora realizando una estancia de 6 meses en Alemania en la que utilizo rayos X para determinar la estructura tridimensional de proteínas, que son un tipo de moléculas biológicas. Pero esto ya os lo cuento otro día :)
Glosario
Radiación electromagnética: Combinación de campos eléctricos y magnéticos capaz de propagar energía durante una distancia indefinida (suponiendo que no interaccionen con otros objetos). Algunos ejemplos son la luz visible, las ondas de televisión o de radio y, por supuesto, los rayos X.
Cátodo y ánodo: Son electrodos, lo que quiere decir que son los extremos de un material que conduce corriente eléctrica y que está en contacto con un medio al que transmite, o del que recibe esa corriente. El cátodo es el electrodo cargado negativamente, y es el que “transmite” corriente a ese medio. El ánodo, es el electrodo cargado positivamente, por lo que es el que “recibe” la corriente.
Para saber más
- On a New Kind of Rays. Nature 53, 274–276 (1896) - Traducción al inglés del artículo original publicado por Wilhelm Conrad Röntgen en enero de 1896 (el original está escrito en alemán).
- Farmelo, G. The discovery of X-rays. Sci. Am. 273, 86–91 (1995) - Artículo de divulgación con motivo del centenario del descubrimiento de los rayos X (en inglés).
- Si queréis saber un poco más sobre las aplicaciones de los rayos x en la actualidad podéis cotillear la página de la Asociación Nacional de Estudiantes Universitarios de Ciencias Físicas (NUSGREM).
- Wilkins, M. H. F., Stokes, A. R. & Wilson, H. R. Molecular structure of nucleic acids: Molecular structure of deoxypentose nucleic acids. Nature 171, 738–740 (1953) (en inglés)- Un ejemplo de la aplicación de los rayos X en ciencia, además de uno de los artículos científicos que han marcado historia. ¡El descubrimiento de la doble hélice del ADN fue toda una revolución en Biología! Si os habéis quedado con las ganas de saber más no os preocupéis porque os hablaremos de este trabajo más adelante. En especial de uno de los nombres más importantes de esa investigación, pero que desgraciadamente no se encuentra en la lista de autores… ¿Os suena el nombre de Rosalind Franklin?
- Y por último, aquí podéis ver las fotos tan chulas disponibles en el archivo de imágenes del satélite Yohkoh