Física

Descubrimiento de rayos X


Introduccion

A última hora de la tarde del 8 de noviembre de 1895, cuando todos habían terminado su jornada laboral, el físico alemán Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) todavía estaba en su pequeño laboratorio bajo la atenta mirada de su criado. Cuando Roentgen, en esa habitación oscura, se entretuvo observando la conducción de electricidad a través de una tubería de Crookes, el sirviente, en un alto estado de excitación, llamó su atención: "Maestro, mira la pantalla!".

En las proximidades del tubo de vacío había una pantalla recubierta de cianuro de platino y bario, sobre la cual se proyectaba un brillo inesperado como resultado de la fluorescencia del material. Roentgen giró la pantalla para que la cara sin el material fluorescente mirara hacia el tubo de Crookes; Sin embargo, observó la fluorescencia. Fue entonces cuando decidió poner su mano frente al tubo, viendo sus huesos proyectados en la pantalla. Roentgen observaba por primera vez lo que se llamó rayos X.

El párrafo anterior puede ser una dramatización de lo que realmente sucedió ese día, pero el hecho de que la historia registre es que este fantástico descubrimiento tuvo una repercusión rotunda, no solo en la comunidad científica, sino también en los medios de comunicación. Por ejemplo, en 1896, menos de un año después del descubrimiento, ya se habían publicado aproximadamente 49 libros y folletos y 1,000 artículos sobre el tema. Una encuesta realizada por Jauncey en el periódico estadounidense. St. Louis Post-Dispatch, muestra que entre el 7 de enero y el 16 de marzo de 1896, se publicaron catorce notas sobre el descubrimiento y otros estudios relacionados.

Sin embargo, las referencias más conocidas a este hallazgo tienden a minimizar el mérito de su autor, enfatizando el aspecto fortuito de la observación. Esta visión distorsionada del trabajo de Roentgen solo se elimina cuando uno se da cuenta de sus cuentas. 50 años en el momento del descubrimiento de rayos X, y menos de 50 artículos publicados, los temas favoritos de Roentgen eran las propiedades físicas de los cristales y la física aplicada (en 1878 presentó una alarma telefónica y en 1879 un barómetro aneroide). ) Publicó solo tres trabajos sobre rayos X, y al final de su vida no tenía más de 60 años. Para un poseedor del Premio Nobel de Física, esta es una cantidad relativamente inexpresiva. Esta producción "pequeña" puede ser consecuencia de sus estrictos criterios para evaluar los resultados obtenidos. Hasta donde se sabe, fue tan cuidadoso que nunca tuvo que revisar los resultados publicados. Al leer sus dos primeros artículos sobre rayos X, puede ver la precisión de su trabajo.

Además de la importancia innegable en la medicina, la tecnología y la investigación científica actual, el descubrimiento de rayos X tiene una historia llena de datos curiosos e interesantes que demuestran la enorme comprensión de Roentgen. Por ejemplo, Crookes incluso se quejó de la fábrica de entradas fotográficas de Ilford por enviarle papeles "velados". Estos papeles protegidos de la luz generalmente se colocaron cerca de sus tubos de rayos catódicos, y los rayos X producidos allí (aún no descubiertos) los velaron. ¡Otros físicos han observado este "fenómeno" de los papeles velados, pero nunca lo han relacionado con estar cerca de los tubos de rayos catódicos! Más curioso e intrigante es el hecho de que Lenard "tropezó" con las radiografías antes de Roentgen, pero no se dio cuenta. Entonces parece que no fue solo la casualidad la que favoreció a Roentgen; El descubrimiento de los rayos X estaba "madurando", pero necesitaba a alguien lo suficientemente sutil como para identificar su aspecto iconoclasta. Para entender por qué, es necesario seguir la historia de los rayos catódicos.

Rayos catódicos y rayos Lenard versus Rayos X

En 1838, Faraday realizó una serie de experimentos con descargas eléctricas en gases enrarecidos, vinculando definitivamente su nombre al descubrimiento de los rayos catódicos. Sin embargo, debido a las dificultades técnicas para producir un vacío de buena calidad, estos trabajos solo tuvieron un nuevo impulso veinte años después. Esta nueva fase, iniciada alrededor de 1858 por el físico alemán Julius Plücker (1801-1868), produjo resultados que desafiaron la inteligencia humana durante casi cuarenta años hasta que se logró una buena comprensión del fenómeno. La denominación rayos catódicos (Kathodenstrahlen) fue introducido por el físico alemán Eugen Goldstein (1850-1931) en 1876, cuando presentó la interpretación de que estos rayos eran ondas en el éter. Una interpretación contraria, defendida por los ingleses, también llamó la atención del mundo científico de la época. Para Crookes, los rayos catódicos eran moléculas cargadas, que constituían el cuarto estado de la materia (¡Este nombre se usa hoy cuando nos referimos al plasma, que es exactamente lo que se obtiene cuando se produce una descarga eléctrica en un gas delgado!). En 1897 Thomson puso fin a la controversia al demostrar que los rayos catódicos eran electrones. En el transcurso de estos 40 años, una serie de observaciones, comentarios e hipótesis sugieren que varios investigadores han estado "rondando por la puerta del descubrimiento de rayos X". Anderson enumera algunas de estas indicaciones; En sus dos primeros trabajos, Roentgen se refiere a las posibilidades que Lenard tuvo para hacer el descubrimiento.

En un artículo publicado en 1880, Goldstein menciona que una pantalla fluorescente podría excitarse incluso cuando está protegida de los rayos catódicos. Publicado en alemán e inglés, este trabajo debe haber llegado al conocimiento de casi todos los investigadores involucrados en estos estudios, sin embargo, durante los siguientes quince años, ¡nadie cuestionó el hecho de que la pantalla fluorescente incluso sin ser golpeada por los rayos catódicos! También Thomson se acercó; Un año antes del descubrimiento de los rayos X, informó que había observado fosforescencia en piezas de vidrio a varias pulgadas del tubo de vacío.

De todos los investigadores, Lenard parece haber sido el más cercano al descubrimiento de Roentgen. Continuando con el trabajo de su maestro, Heinrich Hertz, Lenard realizó experimentos para verificar si los rayos catódicos producidos dentro de un tubo de Crookes se podían observar afuera. Con este fin, construyó un tubo Crookes con una pequeña ventana de aluminio (aproximadamente 0.0025 mm de grosor) en el lado opuesto del cátodo, y comenzó a observar los rayos catódicos fuera del tubo a través de su interacción con materiales fosforescentes. Más tarde, estos rayos se hicieron conocidos como rayos lenard. En 1894 Lenard publica, en la revista alemana. Annalen der Physik, sus primeras observaciones, entre las que destacan:

  1. Los rayos de Lenard sensibilizaron una placa fotográfica.
  2. Un disco de aluminio cargado eléctricamente se descarga cuando se coloca en la trayectoria de estos rayos, incluso cuando este disco se colocó a más de 8 cm (el rango máximo de rayos catódicos en el aire). Cuando la mano se colocó frente a la viga, el efecto de descarga eléctrica desapareció. Al comentar sobre estos resultados, Lenard escribió: "¡No se puede decir si estamos observando una acción de los rayos catódicos en la superficie de la ventana de aluminio, o en el aire, o finalmente en el disco cargado! Sin embargo, la última acción es muy poco probable a grandes distancias de la ventana ".
  3. Los rayos fueron desviados continuamente por un campo magnético; es decir, algunos rayos se desviaron más que otros, y hubo algunos que no se desviaron.

De todo lo que se sabe hoy, se deduce que los rayos de Lenard consistían en rayos catódicos (electrones) y rayos X, ¡pero él creía que solo eran rayos catódicos! ¡Era suficiente que hubiera usado una ventana de aluminio bastante gruesa para que los electrones no pudieran pasar a través de ella para tener un haz de rayos X! Según Anderson, Lenard estaba profundamente decepcionado de haberse perdido este descubrimiento, y nunca usó el nombre de Roentgen para referirse a los rayos X.

Video: la historia de: rayos X (Abril 2020).