Come avvenne la scoperta dei raggi X

Era il 1901 e quell'anno, Il Premio Nobel per la Fisica, il primo della storia, fu assegnato a un tedesco, Wilhelm Röntgen, per la scoperta di un nuovo tipo di radiazione, i raggi Röntgen o, come avrebbe gradito il suo scopritore chiamarli, raggi X.

Nell'annuncio ufficiale del assegnazione del premio a Röntgen si diceva:

"in riconoscimento dello straordinario servizio reso per la scoperta delle importanti radiazioni che in seguito presero il suo nome".

Il 19 ° secolo fu, tra le altre cose, "il secolo dei raggi". Ciò che fino ad allora era stato chiaro era che la luce era visibile, ecco perché era luce!

Ma ciò che sembrava così ovvio, all'inizio del diciannovesimo secolo cessò di esserlo e la definizione di "luce" divenne un po' più complicata di quanto fosse stata fino ad allora.

Il primo a rendersi conto che c'era "una luce che non poteva essere vista" fu l'astronomo inglese (nato tedesco) William Herschel.

Herschel scoprì nei suoi esperimenti qualcosa di veramente strano.

Come tutti sapevano, esponendo un termometro alla luce di uno qualsiasi dei colori dell'arcobaleno la temperatura aumenta Il ragionamento tornava: era per l'energia luminosa del Sole.

Ma lo stesso Herschel dovette sollevare le sopracciglia perplesso quando, mettendo il termometro in uno spazio vicino al colore rosso, ma dove non c'era luce, la temperatura aumentava ugualmente.

Herschel presentò i suoi risultati alla Royal Society of London nel 1800 e la comunità scientifica rimase perplessa:

c'erano dei colori oltre i colori? C’èra una luce che non era possibile vedere, una luce invisibile?

Herschel chiamò quella radiazione invisibile che riscaldava “raggi calorifici” perché l'effetto più notevole che producevano era il riscaldamento dopo saranno denominati radiazione infrarossa, perché erano sotto il rosso sulla scala di frequenza.

Va bene, orma si sapeva che i nostri occhi erano incapaci di vedere i colori a infrarossi, ma cosa c'era dall'altra parte? Ci sono dei colori anche oltre il viola?

Appena un anno dopo il fisico tedesco Wilhelm Ritter dette la risposta.

Era noto da molto tempo che la luce del sole faceva cambiare i diversi composti chimici, come diversi sali d'argento (cosa che sarebbe poi tornata molto utile per la fotografia).

Ritter fece un test simile a quello di Herschel: disperse la luce del sole, producendo un arcobaleno e posò sali d'argento oltre il colore viola. I sali si annerirono ancora più velocemente di quelli esposti a qualsiasi altro colore. Per alcuni anni, i raggi di Ritter furono chiamati raggi chimici, per differenziarli dai raggi calorici di Herschel e perché producevano repentini cambiamenti chimici, ma il nome fu cambiato in radiazioni ultraviolette o raggi ultravioletti.

Ultravioletti e infrarossi avevano reso la possibile esistenza di altri tipi di radiazioni meno inaspettata.

Detto questo, i nuovi raggi di Röntgen risulteranno essere comunque una forma di energia assolutamente senza precedenti, non per essere nuovi, ma per le sorprendenti proprietà.

Röntgen e la scoperta dei raggi X

Röntgen oltre che un fisico sperimentale molto serio e preparato era una persona di grande rettitudine morale e umiltà.

Per dare un esempio del carattere di Röntgen un aneddoto dovrebbe essere sufficiente.

Quando aveva diciotto anni, un compagno di classe della scuola fece una caricatura a uno dei professori che questi non apprezzò e di cui attribuì la paternità al futuro Premio Nobel.

Röntgen negò di esserne l'artefice e quando gli fu chiesto di rivelare chi avesse fatto il disegno si rifiutò. Il pavido fumettista non riconobbe la sua colpa e Röntgen fu espulso.

Non solo: gli fu proibito di terminare i suoi studi in una scuola tedesca o olandese, perdendo così anche la possibilità di entrare all'Università in uno di questi due paesi.

Terminò i suoi studi in un'università svizzera e lì ottenne il dottorato. Sarebbe tornato poi in Germania, dove, soprattutto dopo aver ricevuto il Premio Nobel, venne ricevuto con molti onori.

In ogni caso, la scoperta che ha fatto meritare a Röntgen il Premio Nobel avvenne nel 1895, quando lo scienziato aveva già 50 anni ed era un fisico sperimentale molto rispettato per la meticolosità dei suoi metodi, la cura e precisione.

All'epoca molti fisici come Nikola Tesla o Heinrich Hertz studiavano le proprietà insolite delle correnti nei raggi catodici, provocate da elettroni in tubo di vetro in cui era stato creato il vuoto e posti degli elettrodi al suo interno.

Lo stesso Röntgen faceva esperimenti con un tubo di Lenard, un particolare tipo di tubo a raggi catodici progettato da Philipp Lenard.

Era noto che i tubi a raggi catodici emettevano radiazioni al di fuori dello spettro visibile, come ad esempio i raggi ultravioletti: quando una pellicola fotografica veniva collocata vicino al tubo cambiava.

Röntgen, come gli altri scienziati, studiava le varie radiazioni emesse e faceva diversi esperimenti con i tubi in diverse condizioni.

Spesso si legge che la scoperta dei raggi X fu in gran parte dovuta alla fortuna, ma questo non è vero, non del tutto.

Röntgen aveva una meritata reputazione di fisico sperimentale e i tipi di test che stava eseguendo lo portarono inevitabilmente a scoprire questo nuovo tipo di radiazioni, la casualità fu solo nel come se ne accorse.

Nel novembre 1895, sperimentando appunto con il tubo di Lenard, Röntgen, aveva coperto l'estremità del tubo con del cartone, ma il fisico osservò che un piccolo pezzo, anch'esso di cartone, dipinto con platinocianuro di bario, brillava di una luce fluorescente quando era vicino al tubo.

La luminosità fluorescente non era la stranezza (Röntgen stava usando questo tipo di soluzione proprio per quello scopo) ma, se brillava perché riceveva radiazioni dal tubo, com'era possibile che succedesse quando il tubo era coperto di cartone?

Per assicurarsi che non si fosse sbagliato, Röntgen preparò una precisa prova sperimentale.

Usò un tubo con una parete di vetro più spessa e ricoperta completamente con cartone dipinto di nero per assorbire più radiazioni possibili. Chiuse tutte le finestre e le imposte, in modo che la stanza fosse completamente buia e non ci fosse alcuna possibilità che la luce del sole potesse invalidare l’esperimento.

Quando espose lo schermo dipinto con platinocianuro di bario, questo brillò nuovamente con la sua luce fluorescente. I raggi del tubo erano passati attraverso il cartone.

Possiamo immaginare il volto sorpreso di Röntgen illuminato da dei riflessi quasi spettrali nel vedere l’impossibile sullo schermo.

Arrivarono subito altre domande: questa radiazione era in grado di attraversare altri oggetti? Questo risultato si ripeterà in altri casi? Ci sarà stato qualche tipo di errore?

Poiché non aveva la minima idea di cosa fossero quei raggi che stavano attraversando il cartone, Röntgen li chiamò raggi X, poiché la lettera x era la più usata come incognita nelle equazioni matematiche.

Per settimane, con la moglie, condusse una moltitudine di esperimenti.

I raggi X perforavano il cartone, il legno, le pareti...

L'unica cosa che sembrava fermarli erano i metalli, soprattutto quelli più densi e con uno spessore ragionevole.

Quando Röntgen e consorte collocavano oggetti metallici davanti a una lastra fotografica, su di essa rimaneva chiaramente visibile la sagoma degli oggetti poiché i raggi X erano stati assorbiti e non erano stati in grado di raggiungere la piastra.

La cosa più impressionante che fecero Röntgen e Anna, la moglie di Wilhelm, fu quello che accadde il 22 dicembre, quando scoprirono cosa i raggi X potevano fare al corpo umano.

Anna pose la mano su una piastra fotografica mentre Wilhelm manipolava i dispositivi, esponendoli alla radiazione X per circa quindici minuti.

Il risultato è una fotografia storica, che può far rizzare i capelli guardandola se immaginiamo cosa deve aver pensato Anna vedendola.

A quanto pare, la prima cosa che disse fu "Ho visto la mia morte!"

Certo, fino ad allora, l'unico contesto in cui qualcuno poteva vedere uno scheletro era quando qualcuno era morto da qualche tempo.

Era la prima radiografia della storia e l'ultima conferma di cui Röntgen aveva bisogno per pubblicare tutti i risultati che aveva ottenuto studiando i raggi X.

I 28 December, 1895, pubblicava Über eine neue Art von Strahlen (Su un nuovo tipo di raggi), un articolo Röntgen per spiegare le proprietà di questi raggi, come produrli e come usarli per poter osservare l'interno del corpo umano.

La comunità scientifica, sebbene preparata all’esistenza di nuovi tipi di radiazioni, rimase sconvolta.

Nel 1901, Röntgen ricevette il primo Premio Nobel per la fisica per la sua scoperta dei raggi X, che presero il suo nome, anche se, per umiltà, non lo voleva, come non volle neppure brevettarli.