Ricorda che quando ascolti la radio, guardi la TV, o cucini la cena in un forno a microonde, stai usando onde elettromagnetiche. Le onde radio, le onde televisive e le microonde sono tutti tipi di onde elettromagnetiche. Differiscono tra loro solo per la lunghezza d’onda. Le onde nello spettro elettromagnetico variano in dimensioni da onde radio molto lunghe, grandi come edifici, a raggi gamma molto brevi, più piccoli della dimensione del nucleo di un atomo. Lo spettro elettromagnetico include i raggi X.
Come le lunghezze d’onda della luce diminuiscono, aumentano in energia. I raggi X hanno lunghezze d’onda più piccole e quindi un’energia maggiore. Di solito parliamo dei raggi X in termini di energia piuttosto che di lunghezza d’onda. Questo è in parte perché i raggi X hanno lunghezze d’onda molto piccole!
I raggi X furono scoperti per la prima volta nel 1895 da Wilhelm Conrad Roentgen, uno scienziato tedesco che li trovò quasi per caso.
Fece una fotografia ai raggi X della mano di sua moglie che rivelava chiaramente la sua fede e le sue ossa. La fotografia elettrizzò il grande pubblico e suscitò un grande interesse scientifico per la nuova forma di radiazione. Roentgen la chiamò “X” per indicare che era un tipo sconosciuto di radiazione.
L’atmosfera terrestre è abbastanza spessa che praticamente nessun raggio X è in grado di passare dallo spazio esterno fino alla superficie terrestre. Questo è un bene per noi ma anche un male per l’astronomia – dobbiamo mettere telescopi e rivelatori di raggi X sui satelliti! Non possiamo fare astronomia a raggi X da terra.
Come facciamo a “vedere” usando la luce a raggi X?
Come sarebbe vedere i raggi X? Beh, non saremmo in grado di vedere attraverso i vestiti delle persone, non importa cosa ci dicono le pubblicità degli occhiali a raggi X! Se potessimo vedere i raggi X, potremmo vedere cose che emettono raggi X o che ne bloccano la trasmissione. I nostri occhi sarebbero come la pellicola a raggi X usata negli ospedali o negli studi dentistici. La pellicola a raggi X “vede” i raggi X, come quelli che attraversano la pelle. Vede anche le ombre lasciate dalle cose che i raggi X non possono attraversare (come le ossa o il metallo).
Quando ti fai fare una radiografia in ospedale, la pellicola sensibile ai raggi X viene messa su un lato del tuo corpo e i raggi X vengono sparati attraverso di te. Da un dentista, la pellicola viene messa all’interno della tua bocca, su un lato dei tuoi denti, e i raggi X vengono sparati attraverso la tua mascella, proprio come in questa foto. Non fa male per niente – non puoi sentire i raggi X.
Perché le tue ossa e i tuoi denti sono densi e assorbono più raggi X della tua pelle, le sagome delle tue ossa o dei tuoi denti rimangono sulla pellicola a raggi X mentre la tua pelle appare trasparente. Il metallo assorbe ancora più raggi X – puoi vedere l’otturazione nell’immagine del dente
Quando il sole ci illumina con un certo angolo, la nostra ombra viene proiettata sul terreno. Allo stesso modo, quando la luce dei raggi X ci illumina, passa attraverso la nostra pelle, ma permette alle ombre delle nostre ossa di essere proiettate e catturate dalla pellicola.
Questa è una foto a raggi X di una bambina di 1 anno. Riesci a vedere l’ombra di ciò che ha ingoiato?
Radiografia di una bambina di 1 anno che mostra uno spillo che ha ingoiato
Utilizziamo satelliti con rilevatori di raggi X per fare astronomia a raggi X. In astronomia, le cose che emettono raggi X (come i buchi neri) sono come la macchina a raggi X del dentista, e il rilevatore sul satellite è come la pellicola a raggi X.
Cosa ci mostra la luce dei raggi X?
Molte cose nello spazio emettono raggi X, tra cui buchi neri, stelle di neutroni, sistemi stellari binari, resti di supernova, stelle, il Sole e persino alcune comete!
La Terra emette molti tipi di luce, compresa la banda energetica dei raggi X. In realtà, la Terra stessa non brilla – solo le aurore prodotte in alto nell’atmosfera terrestre. Queste aurore sono causate da particelle cariche provenienti dal Sole.
Immagine a raggi X della Terra (Credito: Polar, PIXIE, NASA)
A sinistra la prima immagine della Terra a raggi X, scattata nel marzo 1996 con il satellite orbitante Polar. L’area di emissione dei raggi X più luminosa è rossa. Le particelle cariche energetiche provenienti dal Sole che causano l’aurora eccitano anche gli elettroni nella magnetosfera terrestre. Questi elettroni si muovono lungo il campo magnetico terrestre e alla fine colpiscono la ionosfera terrestre, causando l’emissione di raggi X. Questi raggi X non sono pericolosi perché vengono assorbiti dalle parti più basse dell’atmosfera terrestre.
Molte cose nello spazio profondo emettono raggi X. Molte stelle sono in sistemi stellari binari – il che significa che due stelle orbitano l’una intorno all’altra. Quando una di queste stelle è un buco nero o una stella di neutroni, il materiale viene estratto dalla stella normale. Questo materiale entra a spirale nel buco nero o nella stella di neutroni e si riscalda a temperature molto alte. Quando qualcosa viene riscaldato a più di un milione di gradi, emette raggi X
Impara di più sui raggi X!