La sezione storica del percorso didattico
Dai raggi catodici all'elettrone

1895

La scoperta dei Raggi X

 

Moltissimi fisici del periodo si interessarono alla natura dei raggi catodici ed effettuarono esperimenti di vario tipo per cercare di detreminarla. Tra questi anche Rontgen (1845-1923) che facendo esperimenti con i raggi catodici scopri casualmente i raggi X. Roentgen, fisico tedesco, anche se visse per molto tempo in Olanda, professore di fisica dal 1870 all'Università di Wurzburg, si occupò anche delle proprietà piezoelettriche dei cristalli e di determinare la viscosità e l'indice di rifrazione di numerosi liquidi. La sua fama deriva però dalla scoperta dei raggi X e dall'intuizione di poterli usarli nella diagnostica medica.

ritratto di Roetgen

La scoperta di tali raggi fu appunto casuale. Roentgen durante i suoi esperimenti era solito annotare le sue osservazioni e le modifiche effettuate all'apparato sperimentale su un quaderno per appunti, utilizzando come segnalibro per questo la chiave di un cassetto della scrivania. Un giorno, nella primavera del 1895, aveva distrattamente appoggiato il quaderno con la chiave su alcune lastre fotografiche mentre effettuava degli esperimenti con i raggi catodici. Dopo aver fatto qualche esperimento, era sceso nel piccolo cortile dell'Istituto a fotografare fiori. Il giorno seguente trovò tra le fotografie dei fiori che aveva sviluppato una foto che raffigurava la chiave della sua scrivania. Cercò per lungo tempo di spiegare questo fatto ma non vi riusci. Nell'autunno dello stesso anno esegui un esperimento con un tubo di Crookes che era stato accuratamente ricoperto con un foglio di stagno e un cartone nero in modo che le radiazioni emesse non uscissero. Nella stanza completamente buia osservò una luce verde proveniente da un pezzo di cartone ricoperto da una sostanza luminescente se colpita da luce. Ma la stanza era buia e Roetgen non capiva quale fosse la sorgente luminosa responsabile di quella luminescenza intui però che doveva essere in rapporto all'esperimento che stava facendo poichè la luminescenza scompariva o appariva a seconda se nel tubo a vuoto veniva o meno fatta passare corrente. Fece cosi due ipotesi: o si trattava di raggi catodici "speciali" poiché dotati di un forte potere di penetrazione, oppure doveva trattarsi di una nuova specie di raggi responsabili anceh di avere impressionato la lastra fotografica. Roetgen ripetè l'esperimento numerose volte successivamente e arrivò alla conclusione che doveva trattarsi di raggi nuovi originatisi forse dall'interazione dei raggi catodici con le pareti del vetro del tubo a vuoto. Poiche questi raggi erano sconosciuti li chiamò raggi X poiché come disse successivamente " Non avevo idea di cosa fossero quei raggi perciò li chiamai raggi X, essendo X il simbolo di una grandezza incognita." Questi raggi dovevano avere proprietà particolari e per questo cercò per prima cosa di stabilire "quanto" quei raggi fossero penetranti. Inizialmente pose tra il tubo e la lastra vari oggetti di diverso spessore: un mazzo di carte, una grossa gomma. I raggi sembravano oltrepassare tutti questi fino a che non mise una scatoletta di pesi di piombo e sulla lastra fotografica comparve chiaramente la loro sagoma. Quasi istintivamente Röntgen mise la propria mano davanti ai raggi e si accorse che sullo schermo si delineavano nitidi il carpo, i metacarpi, le falangi: ciò significava che i raggi X attraversavano i tessuti molli ma non le ossa, più dense. Roetgen intui cosi l'importante uso che si poteva fare dei raggi X nella diagnosi medica. Già a aprtire dal 1896 infatti i raggi X vennero utilizzati in medicina per indivuare le fratture osse. La prima radiografia della storia fu effettuata da Roetgen che immortalò la mano sinistra della moglie Anna Bertha: la radiografia rappresentava una mano femminile con la vera all'anulare. Questa mano fece il giro del mondo poiché Roetgen inviò questa radiografia assieme ad una breve relazione alla società fisico medica di Wurzburg e a tutti i più noti scienziati del periodo. Si pensò anche di utilizzare tali raggi per irradiare tumori della pelle, il primo esperimento in questo senso venne effettuato da Freund nel 1897 ma apparve presto chiaro che per questo scopo erano necessari raggi X più energetici. Per questa scoperta Roetgen ricevette importanti riconoscimenti e il premio Nobel nel 1901.

radiografia della mano sinistra della moglie di Roetgen

E' necessario ricordare però che osservazioni analoghe a quelle fatte inizialmente da Roetgen erano già state fatto in precedenza. Tra le osservazioni principali ricordiamo quelle fatte da A.W. Goodspeed(1860-1943), fisico dell'Università della Pensilvania, che nel 1890 osservò l'ombra lasciata da due monete su una lastra fotografica e quella effettuata nel 1893 da P.Leonard(1862-1947) che osservò una fluorescenza inattesa al di fuori del tubo a vuoto.