El día 27 de marzo se cumplen 169 años del nacimiento, en 1845, de Wilhelm Röntgen. En conmemoración de dicha efeméride reproducimos a continuación el artículo sobre su vida y obra escrito por el Dr. Luis Vega Martín, Profesor Titular de Física Aplicada en la Universidad de La Laguna y miembro del Aula Cultural de Divulgación Científica. El artículo se publicó en el periódico “El Día”, de Santa Cruz de Tenerife, y está disponible en su formato original en la sección “Biblioteca” de esta página web.

Los rayos X y la radiactividad

Se acepta generalmente que los profundos cambios de la Física en el siglo XX parten, en realidad, de los años 1895 y 1896 con el descubrimiento sucesivo de los Rayos X, por parte de W. Röntgen en Alemania y de la Radiactividad, por H. Becquerel en Francia.

La historia de estos descubrimientos tiene su raíz común en el fenómeno de la fluorescencia. Hay determinadas sustancias que bajo ciertos estímulos emiten una luz distinta de la que reciben. Si esta emisión es instantánea se habla de fluorescencia, por ser el flúor en la primera sustancia que se observó, y fosforescencia si la emisión permanece tiempo después de que cesa el estímulo que la provoca. Estos fenómenos son tan comunes que hoy no les prestamos mucha atención (desde los tubos de iluminación de las cocinas y las oficinas a los relojes que nos permiten ver la hora en la oscuridad), pero en su momento se hacían demostraciones que les daban un aspecto de acto de magia. En la ciencia, estos fenómenos se empiezan a estudiar a partir de la observación en los barómetros de la aparición de halos luminosos al ser agitados, ya en el siglo XVII.

En la primera parte del siglo XIX se empieza a estudiar la relación entre este tipo de emisiones y la electricidad. Se diseñó a tal fin un instrumento que hoy llamamos “tubo de rayos catódicos”, que consiste en un recipiente de vidrio en el que se ha hecho parcialmente el vacío (en general el aire es aislante) y en el que se colocaba dos electrodos (ánodo y cátodo, los extremos de un circuito eléctrico abierto). Dentro de la ampolla se ponían diferentes gases y se observaba que, al aplicar la corriente, se formaban halos de gran belleza, cuyos colores dependían del gas en cuestión. Tras la propuesta de Maxwell de que la luz era una onda electromagnética y su confirmación por H. Hertz muchos se interesaron en encontrar las relaciones entre la luz emitida y las descargas eléctricas en los tubos de rayos catódicos. Entre estos científicos en 1895, influido por los trabajos de Hertz, estaba Röntgen que, por cierto, acababa de ser nombrado Rector de su Universidad, la de Wurtzburg.

Como tantas veces el descubrimiento se produjo de forma casual. El 8 de noviembre de 1895 Röntgen había tapado el tubo con cartón negro con sólo un pequeño agujero en su extremo para estudiar algo que no tiene ahora ninguna importancia. En la mesa de al lado había, por casualidad, un papel impregnado con una sustancia que se utilizaba como indicador de radiación. Al encender el tubo Röntgen observó que sobre ese papel, a un par de metros de distancia, aparecía una larga línea que indicaba que había sido impresionado por radiación. Con arreglo a las ideas de entonces sólo podía producirse por radiación luminosa, pero eso era imposible porque el cartón era opaco.

Röntgen llamó Rayos X (por lo desconocido) a lo que había descubierto, y demoró la publicación de los resultados hasta el 28 de diciembre, intentando descubrir en qué consistían aquellos rayos. Sospechaba que eran ondas electromagnéticas, pero intentó producir interferencias y no lo consiguió. El honor de la comprensión de la naturaleza de los rayos como radiación electromagnética de muy corta longitud de onda le correspondería, 17 años después, a Max von Laue, que tuvo la brillante idea de usar cristales para producir las interferencias que buscaba Röntgen. De un plumazo se despejó la X y se abrió el camino para la cristalografía.

En el curso de sus experimentos Röntgen realizó diversas fotografías en las que los Rayos X mostraban su poder de penetración. Son célebres las fotos en las que aparecen los huesos de la mano de su mujer (y de muchos otros), y la de las pesas en el interior de una caja de roble. Estas fotos y su trabajo las envió a diferentes científicos para anunciar su descubrimiento y el impacto fue sensacional, no sólo en entre los físicos, sino también, por motivos evidentes, en los médicos.

Al público general el descubrimiento le llegó también casi de modo inmediato: la célebre portada de “Le Figaro” con el dibujo en el que un hombre con unas gafas de rayos X veía desnudas a las mujeres que pasaban vestidas, da fe de ello.

Uno de los receptores de los trabajos fue H. Poincaré. El genial matemático se apresuró a dar cuenta a la Academia de Ciencia, cosa que hizo el 20 de enero de 1896, menos de un mes después de la publicación de Röntgen. En la audiencia estaba Henri Becquerel, por entonces con 44 años. Como tantos otros quedó impresionado, y se preguntó de dónde procedían los rayos X. La primera respuesta a esto era que parecían proceder de la placa donde incidían los rayos catódicos (el cátodo). Se apresuró a estudiar el asunto.

Su idea era ver si la fosforescencia que aparecía en el cátodo era la responsable de la nueva y rara radiación. Por motivos un tanto casuales (él era hijo de Edmond Becquerel, otro físico que se había especializado en el estudio de la fosforescencia del uranio), empezó a exponer a la luz solar trozos de sales de uranio, para luego taparlos y ver si impresionaban el papel fotográfico. Pronto encontró que, en efecto, así era. La fosforescencia del uranio producía rayos X, o así parecía.

Pero, de nuevo, la casualidad –la serendipia– hizo su intervención. El 26 de febrero de 1896 en París estaba nublado, y Becquerel no pudo poner las sales de uranio al Sol. Como tenía las placas fotográficas convenientemente protegidas y las sales preparadas, las guardó juntas en unas gavetas. El tiempo siguió malo hasta que el 1 de marzo Bequerel decide revelar las placas esperando encontrar imágenes muy débiles. Para su asombro, las imágenes eran siluetas notablemente fuertes de los objetos que había entre las placas y las sales. Sin fosforescencia, ni fluorescencia, ni luz solar ni descargas, el uranio había emitido una radiación capaz de impresionar la placa. En sus palabras “no deja de tener interés señalar la emisión producida por el uranio que, creo, es el primer ejemplo de un metal que exhibe un fenómeno del tipo de una fosforescencia invisible”. Esa fosforescencia invisible es lo que hoy llamamos radiactividad.

Fueron estos dos descubrimientos, uno derivado del otro, los que empezaron a hacer cambiar las ideas sobre la materia y la radiación. Pronto J. J. Thomson descubriría los electrones (también en un tubo de rayos catódicos) y a partir de ahí empieza una cadena de acontecimientos que llega a nuestros días. Röntgen fue galardonado en 1901 con el primer premio Nobel de Física (Becquerel lo sería en 1903 junto con Pierre y Marie Curie). Nunca patentó su descubrimiento, siguiendo la tradición germana de que lo que hacían en las universidades era patrimonio de toda la humanidad. De hecho donó el importe del Nobel a su Universidad. La crisis económica de la posguerra le arruinó y murió en la pobreza, en Munich, en 1923.

Figura: Imagen de Wilhelm Röntgen (1845-1923) en un sello de la República Federal Alemana de 1951. La imagen de este sello de correos se ha utilizado exclusivamente con fines docentes y divulgativos, sin ánimo de lucro.

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Luis Vega Martín.
ACDC. 27Mar2014.