Raggi X

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Radiografia della mano di Albert von Kölliker eseguita da Röntgen.

È nota come raggi X quella porzione dello spettro elettromagnetico con una lunghezza d'onda compresa approssimativamente tra 10 nanometri (nm) e 1/1000 di nanometro (1 picometro).

Raggi X con una lunghezza d'onda superiore a 0,1 nm sono chiamati raggi X molli. A lunghezze minori, sono chiamati raggi X duri. I raggi X duri si affiancano ai raggi gamma, più energetici, ma vengono distinti da essi a seconda della loro origine: i fotoni X sono prodotti da variazioni della cinetica degli elettroni, mentre quelli gamma da transizioni e decadimenti all'interno di un nucleo atomico (origine nucleare), o dall'annichilazione di un positrone e di un elettrone.

I raggi X sono usati principalmente per fini medici (attraverso le radiografie), nell'analisi chimica con la spettrofotometria XRF e nell'analisi della struttura dei materiali con la cristallografia a raggi X e con la spettroscopia di assorbimento dei raggi X. Le ricerche puntano a visualizzare strutture in vivo sempre più minute e in laboratorio si riesce a raggiungere risoluzioni di 62 nanometri.[1]

I raggi X hanno un potere di penetrazione molto elevato: solo spessori dell'ordine dei centimetri di piombo o delle decine di centimetri di calcestruzzo possono fermarli.

Storia[modifica | modifica sorgente]

William Crookes investigò sugli effetti di scariche di energia in gas nobili. Costruì quello che adesso è chiamato un tubo di Crookes, poi evolutosi in tubo radiogeno: un cilindro di vetro al cui interno è fatto il vuoto, contenente degli elettrodi per produrre correnti ad alta tensione. Trovò che, disponendo delle pellicole fotografiche vicino al tubo, alcune venivano impressionate, ma non investigò questo aspetto.

Schema della produzione di raggi X con un tubo radiogeno

Nel 1892, Heinrich Hertz dimostrò che i raggi catodici potevano passare attraverso fogli di metallo molto sottile (come l'alluminio). Philip Lenard, uno studente di Hertz, continuò ad investigare. Sviluppò una nuova versione del tubo catodico, che per ironia della sorte fu venduta proprio al laboratorio di Röntgen,[2] e studiò la penetrazione dei raggi X attraverso vari metalli. Lenard, però, non si rese conto che stava producendo raggi X.

Nell'aprile 1887, Nikola Tesla iniziò a studiare i raggi X usando sia i propri apparecchi che i tubi di Crookes. Dai suoi resoconti tecnici, si vede che inventò e realizzò uno speciale tubo a raggi X con un singolo elettrodo. I tubi di Tesla differivano dagli altri per non avere un elettrodo bersaglio. Spiegò tutto questo nella sua lezione sui raggi X del 1897, all'Accademia delle Scienze di New York. Il termine moderno per questo processo è "bremsstrahlung", dove un'emissione secondaria di raggi X energetici viene prodotta quando particelle cariche (per esempio elettroni) passano attraverso la materia. Nel 1892 Tesla aveva compiuto numerosi esperimenti in tal senso, ma non rese pubblici i suoi risultati. I suoi esperimenti successivi lo portarono ad avvertire la comunità scientifica per primo dei rischi biologici connessi all'esposizione dei raggi X.

Lo spettro elettromagnetico

Hermann von Helmholtz formulò una descrizione matematica dei raggi X. Ipotizzò una teoria della dispersione prima che Röntgen facesse le sue scoperte e annunci. La sua formula era basata sulla teoria elettromagnetica della luce[3].

L'8 novembre 1895 Wilhelm Röntgen, uno scienziato tedesco, iniziò a osservare raggi X mentre sperimentava con i tubi a vuoto. Röntgen scrisse il 28 dicembre 1895 un rapporto preliminare "Su un nuovo tipo di raggi: una comunicazione preliminare". Lo spedì alla rivista della Physikalisch-Medizinische Gesellschaft di Würzburg. Fu il primo annuncio formale e pubblico dei raggi X. Röntgen chiamò la radiazione "X", per indicare che era ancora di tipo sconosciuto. Il nome rimase, anche se molti dei suoi colleghi suggerirono di chiamarli "raggi di Röntgen" (Röntgen stesso si oppose a questa denominazione). In alcune nazioni, quest'ultimo nome è ancora usato. Röntgen ricevette, nel 1901, il primo Premio Nobel per la fisica grazie a questa scoperta. Alcuni colleghi, tra i quali Lenard, contestarono questo riconoscimento, affermando di aver scoperto prima di Röntgen i raggi X.[2]

L'uso dei raggi X per scopi medici fu iniziato da John Hall-Edwards a Birmingham, Inghilterra. Nel 1908 dovette farsi amputare il braccio sinistro a causa di una dermatite causata dai raggi X.

Reazioni alla scoperta[modifica | modifica sorgente]

Appena pochi giorni dopo la consegna del rapporto preliminare scritto da Röntgen, la notizia della scoperta fece il giro del mondo e il 5 gennaio 1896 comparvero i primi articoli sulla stampa ("Press" di Vienna) e dieci giorni dopo se ne interessò anche l'autorevole New York Times. Il tenore degli articoli non fu gradito a Röntgen, che ravvisò sia un eccessivo tono sensazionalistico sia una marcata attenzione posta nei riguardi delle fotografie, a scapito di quello che secondo lo scienziato sarebbe dovuto essere il vero obiettivo delle inchieste e cioè la natura e le qualità dei raggi.[2]
Inoltre qualche suo eminente collega, come ad esempio Lord Kelvin, si mostrò inizialmente scettico e non mancarono neppure numerose vignette umoristiche che evidenziarono un alto grado di fraintendimento sul senso della scoperta e infine un buon numero di ciarlatani come una ditta londinese che pubblicizzò la messa in commercio di una "biancheria a prova di raggi X";[2] o dei religiosi francesi che si appropriarono del fenomeno, sostenendo addirittura di poter fotografare l'anima.[2]

Raggi X e raggi gamma, come le radiazioni ionizzanti in genere, sono classificati dagli anni '70 secondo lo IARC come agenti cancerogeni noti[4][5], nell' impiego radiologico e tomografico, e al contempo uno dei metodi di indagine più utili. Prima di sottoporsi a esami inutili, occorre che un esperto valuti il rapporto rischi-benefici, evitando che l'eccesso diagnostico si trasformi in una concausa della malattia.

Gli studi degli epidemiologi Alice Stewart e George Kneale hanno documentato tra il 1953 e il 1956 il rischio di malformazioni e di cancro nei neonati, se questi o le donne in gravidanza vengono sottoposte ai raggi X.[6]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Articolo sull'utilizzo dei raggi X per la visualizzazione di strutture vive di dimensioni nanometriche
  2. ^ a b c d e "La scoperta dei raggi X", di Graham Farmelo, pubbl. su "Le Scienze (American Scientific)", num.329, genn.1996, pag.76
  3. ^ Wiedmann's Annalen, Vol. XLVIII
  4. ^ Agenti e cirocostanze cancerogene per l'uomo, R. Doll e R.Peto, 1981
  5. ^ Risk of cancer from diagnostic X-rays: estimates for the UK and 14 other countries, Dr. Amy Berrington de González DPhil, Prof. Sarah Darby PhD, Università di Oxford, gennaio 2004
  6. ^ Stewart, Alice M; J.W. Webb; B.D. Giles; D. Hewitt, 1956. "Preliminary Communication: Malignant Disease in Childhood and Diagnostic Irradiation In-Utero," Lancet, 1956, 2: 447.

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