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La curiosità del mese

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Raggi X e schiene diritte

La curiosità del mese di novembre 2019 a cura di Gabriele Ghisellini


Fig. 1 - Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923) e, a destra, la prima radiografia del mondo: la mano di sua moglie con un vistoso anello al dito. Questa radiografia e' stata ottenuta nel Novembre 1895, pochi giorni dopo la scoperta dei raggi X.
Fig. 1 - Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) e, a destra, la prima radiografia del mondo: la mano di sua moglie con un vistoso anello al dito. Questa radiografia è stata ottenuta nel Novembre 1895, pochi giorni dopo la scoperta dei raggi X.

Wilhelm Conrad Röntgen nacque nel 1845 in Germania, ma a tre anni la famiglia si trasferì in Olanda (paese natale della madre), e lì Wilhelm fece le elementari e le medie.
Poi si iscrisse ad una scuola superiore tecnica a Utrecht. A 17 anni, nel 1862, un suo compagno di scuola gli fece vedere una caricatura che aveva fatto di un loro insegnante particolarmente antipatico. Wilhelm (e non il compagno) fu "pizzicato" dall’insegnante stesso e portato dal preside, che lo sottopose ad un severo interrogatorio.
Chi era stato a disegnare la caricatura?
Wilhelm tenne duro, e non rivelò mai il nome del compagno. Per questo fu espulso non solo dalla sua scuola, non solo per qualche giorno, ma da tutte le scuole d’Olanda per tutta la vita!
Come dimostra questo episodio, Wilhelm aveva una schiena alquanto diritta ...
Radiato da tutte le scuole superiori, non poteva proseguire i suoi studi e laurearsi. Il padre lo convinse a seguire le lezioni all’Università di Utrecht come uditore, anche senza dare esami.
Qui diventò amico di uno svizzero, che gli disse che il Politecnico di Zurigo accettava iscrizioni anche da chi non aveva il diploma di maturità, se si riusciva a passare un’esame di ammissione.
Detto fatto. Wilhelm si trasferì a Zurigo per frequentare il suo politecnico, che diventerà una delle scuole più famose del mondo.
Dopo Röntgen, infatti, annovererà tra i suoi allievi Einstein e Pauli.
Dopo la laurea, ottenne il dottorato un anno dopo, e cominciò la sua carriera di fisico, molto stimato dai colleghi per la sua bravura e per il suo modo, molto rigoroso, di condurre gli esperimenti.
Nel 1872 sposò Anna Berta, di sei anni più vecchia di lui.

Fig. 2 - Un tubo di Crookes, dal nome dell'inventore. Si trattava di un'ampolla in cui era stato fatto il vuoto. Ci sono due elettrodi, (anodo e catodo) all'interno, che sono collegati ad una sorgente di alta tensione. Dal catodo si generano elettroni, che all'epoca venivano chiamati raggi catodici, ed erano ancora misteriosi. Questo era il motivo per cui tanti scienziati dell'epoca studiavano il fenomeno usando questo dispositivo.
Fig. 2 - Un tubo di Crookes, dal nome dell’inventore. Si trattava di un’ampolla in cui era stato fatto il vuoto. Ci sono due elettrodi, (anodo e catodo) all’interno, che sono collegati ad una sorgente di alta tensione. Dal catodo si generano elettroni, che all’epoca venivano chiamati "raggi catodici", ed erano ancora misteriosi. Questo era il motivo per cui tanti scienziati dell’epoca studiavano il fenomeno usando questo dispositivo.

Fu un matrimonio felice, senza figli, ma nel 1887 i due adottarono la figlia del fratello di Anna, Josephina Berta.
Dopo aver lavorato alle università di Zurigo, Strasburgo, Hohneheim e Gissen, Wilhelm approdò all’università di Würzburg, di cui divenne rettore nel 1894.
Aveva già 49 anni, un’età in cui la maggior parte dei fisici famosi di quei tempi avevano già fatto le loro scoperte importanti.
Per Wilhelm invece il meglio doveva ancora venire.
Venerdì 8 novembre 1895, pomeriggio.
Wilhelm aveva da poco cominciato una nuova ricerca: voleva studiare i misteriosi "raggi catodici", che venivano prodotti utilizzando una strana ampolla di vetro, con due elettrodi all’interno, collegati ad una dispositivo che produceva una forte differenza di potenziale. Per intenderci: i due elettrodi erano due piastrine di metallo collegate ai poli di una grossa pila.
All’interno dell’ampolla veniva fatto il vuoto. Parecchi anni dopo quest’ampolla, detta tubo di Crookes dal nome del suo inventore, evolverà nel tubo catodico dei televisori.

Fig. 3 - I raggi X riescono a strappare gli elettroni che orbitano attorno al loro nucleo. Per questo i raggi X sono pericolosi: la loro energia e' suficientemente grande da spezzare i legami tra le molecole, incluse quelle del DNA.
Fig. 3 - I raggi X riescono a "strappare" gli elettroni che orbitano attorno al loro nucleo. Per questo i raggi X sono pericolosi: la loro energia è suficientemente grande da spezzare i legami tra le molecole, incluse quelle del DNA.

Quel pomeriggio Wilhelm cominciò a far funzionare l’apparecchiatura per studiare i raggi catodici, ma si accorse che il tubo di Crookes era ancora avvolto da un drappo (forse per preservarlo dalla polvere?).
Nonostante ciò, con la coda dell’occhio, vide una flebile luminescenza provenire da uno schermo vicino al tubo di Crookes, che era ancora coperto dal drappo.
Wilhelm spense l’apparecchiatura: la luminescenza sparì. Riccese: ricomparve.
Allora provò ad interporre tra il tubo e lo schermo un grosso libro. La luminescenza c’era ancora. Provò con una scatola di legno con dentro dei pesi di piombo: sullo schermo comparve l’ombra dei pesi, ma non l’ombra della scatola.
Ora di cena: Wilhelm, taciturno, non disse niente alla moglie, e appena finito di mangiare tornò al suo laboratorio, nonostante le lamentele della moglie. E così per giorni.
Cosciente della possibile eccezionale scoperta, ma tormentato dall’idea di aver preso un abbaglio, Wilhelm continuò a sperimentare senza sosta.
Ad un certo punto mise degli oggetti di metallo tra il tubo e lo schermo, e li sostenne con la mano: e vide le sue ossa ...

Fig. 4 - Quando, dal dentista, facciamo una radiografia, usiamo una versione moderna del tubo di Crookes.
Fig. 4 - Quando, dal dentista, facciamo una radiografia, usiamo una versione moderna del tubo di Crookes.

A quel punto invitò la moglie nel suo laboratorio, che accettò contenta: era la prima volta che Wilhelm le mostrava quello che faceva.
Wilhelm accese il tubo e pregò la moglie di mettere una mano ferma, su una lastra fotografica. Per quindici lunghi minuti. Dopo i quali la moglie vide la prima radiografia della storia: le ossa della sua mano insieme all’anello nuziale. Impressionata, esclamò: "Ho visto la mia morte!"
Il 28 dicembre 1895 Wilhelm consegnò il manoscritto che descriveva la scoperta ad una rivista per la pubblicazione, ma già il 7 gennaio 1896 molti suoi colleghi erano a conoscenza della scoperta.
Il 13 gennaio fu invitato dall’imperarore di Prussia Guglielmo II per una dimostrazione. Anche l’imperatore rimase impressionato.
10 giorni dopo, il 23 gennaio, fece una dimostrazione davanti ai suoi colleghi, e in quella occasione fece la radiografia della mano di Von Kölliker, famoso professore di anatomia, considerato il padre tedesco della biologia.

Fig. 5 - I raggi X sono un tipo di luce, cioe' di radiazione elettromagnetica. In figura si vede l'intero spettro della luce: dalle onde radio, all'infrarosso, al visibile, ultravioletto, raggi X e raggi gamma. In questo ordine la luce diventa sempre piu' energetica.
Fig. 5 - I raggi X sono un tipo di luce, cioè di radiazione elettromagnetica. In figura si vede l’intero spettro della luce: dalle onde radio, all’infrarosso, al visibile, ultravioletto, raggi X e raggi gamma. In questo ordine la luce diventa sempre più energetica.

"Mai visto niente di simile!" esclamò entusiasta, proponendo seduta stante di chiamare questi raggi "raggi Röntgen".
Ma Wilhelm si schernì, rifiutando di legare il proprio nome a questa scoperta, ed insistendo per continuare a chiamarli raggi X, dove X significava l’incognita che si usa solitamente in matematica.
Ancora oggi, in tutto il mondo questi raggi sono chiamati raggi X, mentre in Germania sono chiamati raggi Röntgen. Tanto è vero che quando i tedeschi misero in orbita il loro satellite per l’astronomia X, lo chiamarono "RÖntgen SATellite", cioè "ROSAT".
Nel marzo 1896, a tre mesi dalla scoperta, in un ospedale di Glasgow nacque il primo reparto di radiologia.
Si può ritenere che questo sia il record mondiale della velocità di una ricaduta tecnologica di una scoperta scientifica. Tre mesi. Incredibile.
Nello stesso periodo uno studente americano cercava di arrotondare le sue entrate esibendosi davanti ai centri commerciali di allora, interponendo la sua testa tra un tubo di Crookes e lo schermo. Tutti potevano vedere il suo cranio ... Ma poche settimane dopo si accorse che la sua pelle si stava ricoprendo di bolle, la sua vista era terribilmente peggiorata e stava perdendo i capelli. I raggi X sono pericolosi. La loro capacità di penetrazione nella materia dipende dalla loro grande energia, ma proprio questa risulta dannosa per le cellule attraversate: i legami che tengono insieme le molecole delle cellule possono rompersi e provocare, oltre che irritazione e perdita di alcune capacità, anche dei pericolosi tumori.
Wilhelm Röntgen fu il primo scienziato ad essere insignito del premio Nobel. Lo vinse nel 1901, per la Fisica.
A dimostrazione che la schiena di quando era ragazzo era rimasta diritta, scelse di devolvere le 50.000 corone svedesi del premio alla sua Università. E si rifitutò sempre di brevettare la sua scoperta, convinto che doveva essere messa a disposizione a tutta l’umanità gratuitamente.
Wilhelm Conrad Röntgen: un grand’uomo.



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