Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

Los Rayos X son un tipo de radiación electromagnética perteneciente a la sección de alta energía del espectro electromagnético. También se le llama así a la aplicación de este tipo de radiación en la medicina.

Breve historia de los Rayos X

En la década de 1860 el físico alemán Johann Hittorf utilizó los tubos de rayos catódicos desarrollados por William Crookes para medir la capacidad de ciertos átomos y moléculas para transportar electricidad. Hittorf observó que mientras realizaba sus experimentos algunas placas fotográficas que se encontraban en la sala se velaban, sin embargo, nunca investigó el porqué de esto.

En 1895 el ingeniero mecánico y físico alemán Wilhelm Röntgen también se encontraba realizando experimentos con rayos catódicos. Se cree que, durante sus experimentos, Röntgen observó que una pantalla recubierta con platino – cianuro de bario próxima al tubo de rayos catódicos comenzaba a brillar aun cuando el tubo estaba cubierto con cartulina negra, el brillo de dicha pantalla desaparecía cuando el tubo de rayos catódicos se apagaba.

Al ver este fenómeno Röntgen intuyó que el tubo de rayos catódicos tenía que estar emitiendo otra especie de rayos desconocidos e invisibles que eran capaces de atravesar algunos materiales opacos, fue de estar manera que Röntgen les puso el nombre de “Rayos X”. Röntgen utilizó estos Rayos X para revelar una fotografía de la mano de su esposa Anna en la cual se podía apreciar su anillo de matrimonio y la estructura anatómica de su mano, fue así que Röntgen realizó la primera radiografía de la historia. Se dice que al ver la radiografía Anna exclamó: “¡He visto mi propia muerte!”.

Röntgen fue el primer galardonado al premio Nobel de Física en 1901 por su descubrimiento de los Rayos X, tras esto, se negó a patentar su descubrimiento permitiendo el libre acceso a los Rayos X y a sus aplicaciones.

Producción de Rayos X

Tras leer lo anterior puede que surja la pregunta: ¿Cómo es que los rayos catódicos producen rayos X? Los rayos catódicos no son más que haces de electrones que fluyen desde un cátodo (electrodo negativo) hasta un ánodo (electrodo positivo) que se encuentran dentro de un tubo de vacío. Durante el trayecto de los rayos catódicos los electrones son acelerados y desacelerados, particularmente, son desacelerados bruscamente cuando impactan con el ánodo.

La teoría electromagnética predice que las cargas eléctricas al acelerarse o desacelerarse emiten radiación en forma de ondas electromagnéticas, de esta manera podemos intuir que los electrones emiten ondas electromagnéticas cuando son desacelerados por el ánodo del tubo de rayos catódicos. La energía de las ondas electromagnéticas emitidas por cargas eléctricas que se aceleran o desaceleran es proporcional a la magnitud de dicha aceleración o desaceleración, en el caso de los rayos catódicos esto depende del voltaje utilizado para mover electrones del cátodo hacía el ánodo. Una diferencia de potencial del orden de kilovoltios (kV) es capaz de hacer que los electrones al impactar con el ánodo emitan ondas electromagnéticas con una longitud de onda que si sitúa entre los 0.01 y los 10 nanómetros, longitudes de onda que corresponden a las ondas electromagnéticas de alta energía conocidas como “Rayos X”. Actualmente los rayos X se producen disparando haces de electrones contra un objetivo metálico.

Aplicaciones de los Rayos X

Quizá la aplicación más conocida de los rayos X es en la medicina en dónde se utilizan ampliamente para obtener radiografías y tomografías. Las radiografías se obtienen haciendo pasar rayos X a través de la zona de interés y con una placa fotográfica se obtiene un “mapa” de absorción de los rayos X. Tejidos como los huesos absorben mejor los rayos X mientras que los tejidos blandos, los líquidos y los gases son casi opacos a ellos. Es por esta razón que en las radiografías los huesos aparecen con un color blanco brillante mientras que el resto de tejidos se ven como sombras opacas y oscuras. En las tomografías, los haces de rayos X se hacen incidir en distintos ángulos, lo cual permite obtener imágenes de distintos cortes del tejido de interés.

Los rayos X al tener una longitud de onda más corta que la luz visible permiten “observar” estructuras más pequeñas, el desarrollo de los microscopios de rayos X permitieron observar con mejor detalle algunos sistemas biológicos. La longitud de onda tan corta de los rayos X también permite que estos sean desviados por átomos y moléculas, de esta manera la cristalografía de rayos X ha permitido conocer la estructura atómica de distintos cristales y fue crucial para conocer la estructura del ADN.

En eventos astronómicos de alta energía como los discos de acreción alrededor de un agujero negro, remanentes de supernova y estrellas de neutrones se generan enormes cantidades de Rayos X. El analizar estos rayos X con telescopios especializados en observarlos nos ha brindado valiosa información sobre este tipo de objetos astronómicos.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.

Art. actualizado: Oct. 2022; sobre el original de abril, 2015.

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