História dos Raios-X

De Física Computacional
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A Busca

     No ano de 1938, Michael Faraday realizou inúmeros experimentos com descargas elétricas em gases rarefeitos, associando seu nome à descoberta dos raios catódicos. Porém, devido a dificuldades técnicas para a produção de vácuo de boa qualidade, as pesquisas só foram impulsionadas vinte anos depois.

     Por volta de 1958, Johann Hittorf (1824 – 1914) com seu mestre Julius Plücker (1801-1868) observou tubos com raios de grande energia que eram expelidos de um eletrodo negativo que, ao colidir com o vidro produziam uma certa fluorescência.

     Em 1876, Eugene Goldstein (1850-1931) interpretou que esses raios eram ondas no éter e denominou-os raios catódicos. Para o físico William Crookes, os raios catódicos eram moléculas carregadas aos quais constituíam o quarto estado da matéria. Em 1897, J.J. Thomson desvenda o mistério e demonstra que os raios catódicos são, na verdade, elétrons.

     Ao longo desses 40 anos, muitos pesquisadores estiveram muito próximos à descoberta dos raios-X. Num artigo publicado em 1880, Goldstein menciona que uma tela fluorescente podia ser excitada, mesmo quando protegida dos raios catódicos. Thomson também chegou perto; um ano antes da descoberta do raio-X, relatou que havia observado fosforescência em peças de vidros colocadas a centímetros de distância do tubo de vácuo.

     Crookes chegou a queixar-se da fábrica de insumos fotográficos Ilford, por lhe enviar papéis “velados”. Esses papéis, que protegidos da luz eram colocados próximos aos tubos de raios catódicos, velavam devido aos raios-X ali produzidos.

     Heinrich Hertz, em 1892, verificou que um pedaço de vidro de urânio envolto por finas folhas de alumínio e colocado dentro do tubo de raios catódicos ficava luminoso devido a estes atravessarem o alumínio. Na época Hertz estava muito ocupado para pesquisar mais sobre o fenômeno e deu permissão a seu aluno Philipp Lenard para aprofundar-se mais nesses estudos. Assim, Lenard construiu uma versão própria de um tubo de Crookes que continha uma pequena janela de alumínio por onde os raios catódicos podiam transpassar para o exterior do tubo permitindo o estudo da interação dos raios com diversos materiais fosforescentes.

     Após suas primeiras observações Lenard publicou que os raios sensibilizavam uma chapa metálica; um disco de alumínio previamente eletrizado era descarregado quando atingido pelos raios mesmo quando colocado a alguns metros do tubo, à distância muito maior do que o alcance dos raios catódicos no ar que é de aproximadamente poucos centímetros; quando a mão era colocada no trajeto dos raios o efeito de descarga elétrica desaparecia; e que alguns raios eram defletidos continuamente por um campo magnético em diferentes intensidades e outros nem chegavam a defletir.

     Acredita-se que os raios estudados por Lenard eram constituídos de raios catódicos (elétrons) e de raios-X, porém ele acreditava ser apenas raios catódicos. Caso Lenard tivesse utilizado uma janela de alumínio espessa suficiente para que os elétrons fossem bloqueados, observaria apenas um feixe de raios-X.

     Pode-se dizer que Lenard foi, entre todos os pesquisadores, o que mais se aproximou da descoberta de Röntgen. A descoberta dos raios-X estava muito próxima de ser atingida faltava apenas alguém com uma visão privilegiada para detectá-los.

A Descoberta

     Os raios-X foram descobertos em 1895 por Wilhlem Conrad Röntgen, que recebeu o primeiro Prêmio Nobel de Física em 1901.

     Na noite do dia 8 de novembro de 1895, Röntgen estava em seu laboratório pesquisando sobre os raios catódicos. Observou que quando ionizava um gás, a extrema baixa pressão, contido no interior do tubo de raios catódicos com a ajuda de uma bobina de Ruhmkorff, uma tela coberta de platinocianeto de bário fluorescia.

     Röntgen tentou bloquear, em vão, essa luminescência de vários modos, cobrindo o tubo com cartolina preta e colocando os mais variados materiais com diferentes espessuras na região entre o tubo e a tela. Porém, posicionando um pedaço de chumbo perto da tela verificou sua sombra e o mais intrigante, observou a uma imagem escura no formato dos ossos de sua mão.

     Röntgen interpretou esse acontecimento como um novo tipo de raios que eram originados a partir da colisão dos raios catódicos com a parede do tubo. Desconhecendo a natureza de tais raios denominou-os raios “X”.

     Seis semanas depois da descoberta, convidou sua mulher Bertha para ir ao laboratório e tirar uma radiografia dos ossos de sua mão esquerda com seu anel de casamento claramente visível, gerando uma das mais famosas imagens na história da fotografia.

     Em menos de oitos semanas Röntgen já havia descoberto a maioria das propriedades fundamentais desses raios e em 1897 anos abandonou os estudos nessa área para preocupar-se em estudos de seu maior interesse. Em 28 de dezembro 1896 envia ao presidente da Sociedade de Física e Medicina de Würzburg o primeiro de um total de três trabalhos sobre o assunto, o manuscrito “Sobre um novo tipo de raios” ao qual considerou uma comunicação preliminar. O segundo trabalho com o mesmo nome do anterior foi enviado em 9 de março de 1896 e o terceiro e último trabalho é datado de 10 de março de 1897.

     A descoberta de Röntgen teve imediata aplicação na área da medicina sendo as primeiras imagens de ossos fraturados feitas em janeiro de 1896 antes mesmo da descoberta da natureza desses raios.