Raggi X: la scoperta che cambiò il mondo

Röntgen, il fotografo dell’invisibile

Si dice che la fortuna colpisce all’improvviso ed è proprio ciò che accadde a Wilhelm Conrad Röntgen quando scoprì i raggi X. Affascinato dagli studi su raggi catodici di Lenard, l’8 Novembre 1895, Röntgen, nel tentativo di ripetere tali studi presso il suo laboratorio a Wurzburg, si accorse che un cartonino nero cosparso di platinocianuro di bario, in prossimità del tubo a raggi X, aveva cominciato a brillare fiocamente.

Incredulo, Röntgen ripeté l’esperimento molte volte per eliminare plausibili errori, ma il leggero luccichio continuava a mostrarsi ad ogni prova. Non sapendo a cosa corrispondesse quel fenomeno, lo scienziato tedesco decise di indicare tali raggi con la variabile comune “X”. A quel punto, cercò di capire la natura di tali raggi sottoponendo ad essi vari oggetti, primo fra tutti la sua mano. Egli scoprì che quando il fascio attraversava l’arto, sullo schermo si formava l’ombra delle ossa che la componevano. Pur essendo del tutto invisibili ad occhi nudo, quei raggi erano capaci di “vedere all’interno dei corpi senza aprirli” come egli affermò nei sui scritti. A conferma di ciò che aveva scoperto, Röntgen chiese letteralmente “una mano” a sua moglie Berta e, sfruttando una lastra fotografica posta poco prima dello schermo, riuscì a catturare la prima immagine radiografica della storia: la mano di sua moglie.

L’assegnazione del primo premio Nobel per la Fisica  della storia

Dopo una attenta analisi del resoconto di Röntgen, la Società di Fisica medica di Würzburg divulgò la sua casuale scoperta all’intero mondo cambiandolo per sempre. I nuovi raggi  vennero da subito applicati in ambito medico, sia per scopi civili che militari. Con lo scoppio della Prima guerra mondiale, grazie anche ad una brillante intuizione di Marie Curie, gli eserciti belligeranti si dotarono di ambulanze da campo su cui erano presenti rudimentali impianti radiologici. Ciò permise di individuare più facilmente i proiettili all’interno dei corpi facilitando il compito dei chirurghi. La popolarità dei “raggi di Röntgen“, come il mondo scientifico ormai li chiamava, giunse anche oltre oceano ispirando menti brillanti come Emil Grubbe. Costui fu il primo medico statunitense ad implementare i raggi X a scopo terapeutico per la cura del cancro allo stomaco di un paziente. Grubbe è ancora oggi ricordato come il primo medico “radioterapista” della storia. Nel 1901, al fisico tedesco venne attribuito il primo premio Nobel per la fisica che la storia ricordi ed il “Röntgen”  passò da semplice cognome ad unità di misura storica dei raggi X per moltissimo tempo.

Le prime applicazioni: la cristallografia a raggi X e diffrazione a raggi X

Nel 1912, William Henry Bragg e William Lawrence Bragg realizzarono un strumento capace di fornire informazioni sulla struttura interna delle molecole che compongono la materia. I due scienziati britannici ebbero tale idea analizzando il lavoro del fisico Max Von Laue che, negli stessi anni, ottenne in Nobel per la fisica per aver scoperto che i quei raggi invisibili, se fatti incidere su oggetti con un oggetto a struttura ordinata come i cristalli, venivano difratti seguendo direzioni ben definite. Seguendo questo studio il padre e il figlio Bragg, misurando l’intensità e la direzione dei raggi diffratti hanno potuto generare delle immagini tridimensionali dei cristalli a livello atomico. Questa tecnica prese il nome di cristallografia a raggi X e venne applicata a molti campioni tra cui lo zucchero, il sale da cucina ed anche il ghiaccio almeno finché non fondeva. Oggi, tale tecnica viene sfruttata per definire la strutta di importanti macromolecole che compongono il nostro corpo come le proteine. Nel 1915, anche i due studiosi Bragg ottennero il premio Nobel per la fisica per il loro lavoro. Possiamo dunque amichevolmente dire che i tre scienziati avevano, in qualche modo, anticipato la strana moda degli occhiali a raggi X anni 80 che portò gli stessi Pink floyd a mettere il fenomeno della diffusione ottica sulla copertina del loro disco più famoso “Dark Side of the Moon“.

Studi sugli effetti dei raggi X sull’uomo e la nascita della fisica medica

Mentre l’intero mondo acclamava il fisico tedesco per la sua scoperta, gli effetti dannosi dei raggi X non tardarono a manifestarsi. Ciò che Röntgen non sapeva è che l’esposizione ad alte dosi o per tempi continuati ai raggi X comportava un danno biologico irreversibile all’essere umano. Molti scienziati, così, iniziarono a studiare la corrispondenza tra l’ esposizione ai vari tipi di radiazioni ionizzanti, come i raggi X e gamma, e gli effetti negativi da essi prodotti. Si gettarono così le basi per due nuove scienze: la “radiobiologia” e la “dosimetria“. Queste e molte altre materie scientifiche sono alla base della formazione di un esperto in ambito sanitario conosciuto come “fisico medico“. Uno dei suoi principali compiti, all’interno delle strutture ospedaliere, è quello di garantire l’efficacia e la sicurezza delle terapie che sfruttano radiazioni ionizzanti (tra cui anche i raggi X) in conformità con le leggi nazionali ed Europee.

La scoperta dei raggi X possiamo dunque definirla “fortunata” non solo perché è stata frutto del caso ma anche perché ha permesso l’introduzione e l’evoluzione di moltissimi ambiti medici che oggi ci permettono di vivere meglio e più a lungo. Se il caso non si fosse incontrato con curiosità, genio e follia di Röntgen, la qualità della nostra vita sarebbe del tutto compromessa. Più fortunati di così?