Röntegen - Prémio Nobel da Física (1901)

WILHELM CONRAD RÖNTGEN (1847-1923) em reconhecimento pelos extraordinários serviços prestados na descoberta dos intrigantes raios subsequentemente denominados de raios RÖNTGEN – Raios X – outra forma de luz.

Uma nova forma de radiação foi descoberta em 1895 por Wilhelm Röntgen, um físico alemão. Designou esta radiação de radiação X para salientar a sua natureza desconhecida. Esta radiação misteriosa tinha a capacidade de atravessar muitos materiais que absorviam a luz visível. Esta característica tornou ao longo dos anos os raios X úteis em muitos domínios. As aplicações mais importantes da tecnologia dos raios X verificaram-se no mundo da medicina, mas os raios X jogaram também um papel crucial noutras áreas: foram fundamentais na investigação em mecânica quântica, na cristalografia e na cosmologia.

No mundo industrial, scanners de raios X são frequentemente usados para detectar com minúcia falhas em equipamento metálico pesado, e tornaram-se equipamento standard na segurança dos aeroportos.

A atmosfera da terra é suficientemente espessa para impedir a penetração dos raios X, o que é bom para nós mas mau para a astronomia. Assim para estudar determinados fenómenos é necessário instalar os telescópios e os detectores de Raios X em satélites. As fontes de raios X existentes no espaço são de vários tipos, buracos negros, estrelas de neutrões, sistemas binários de estrelas, remanescentes de supernovas, estrelas, o sol, e até alguns cometas como se descobriu recentemente.

Mas afinal o que são os Raios X?

Os raios X são basicamente a mesma coisa que os raios de luz visível. Ambos são ondas de energia electromagnética transportada por partículas chamadas fotões. A diferença entre os raios X e os raios de luz visível está no nível de energia dos fotões individuais.
Os fotões da luz visível e os fotões dos raios X são ambos produzidos pelo movimento dos electrões nos átomos. Os electrões ocupam níveis de energia diferentes, ou órbitas, em torno do núcleo de um átomo. Quando um electrão transita para uma órbita de mais baixa energia, liberta a energia extra sob a forma de um fotão. O nível de energia do fotão depende de quão distantes estão entre si as órbitas entre as quais o electrão transita.
Quando um fotão colide com um outro átomo, o átomo pode absorver a energia do fotão fazendo com que um electrão transite para um nível mais elevado (de energia mais elevada). Para que isto aconteça, o nível de energia do fotão tem que se ajustar à diferença da energia entre as duas posições (órbitas) do electrão. Se tal não acontecer o fotão não pode fazer o electrão transitar entre órbitas.
Os átomos que constituem o tecido do nosso corpo absorvem muito bem os fotões da luz visível. O nível de energia do fotão ajusta-se às várias diferenças de energia entre posições do electrões. Por outro lado as ondas de rádio não têm energia suficiente para forçar transições entre órbitas de electrões de átomos maiores, por isso atravessam a maioria dos materiais.
Os fotões dos raios X também atravessam a maioria dos materiais, mas pela razão oposta: têm demasiada energia.
Contudo, podem forçar a separação completa de um electrão de um átomo. Parte da energia do fotão arranca o electrão do átomo, e a restante é usada para lançar o átomo no espaço. Os átomos maiores absorvem, com maior probabilidade, um fotão de raios X, porque os átomos maiores têm maiores diferenças de energia entre órbitas - os níveis de energia estão mais próximos da energia do fotão. Nos átomos menores, as órbitas dos electrões estão separadas por diferenças de energia relativamente baixas, e portanto é menos provável que absorvam fotões de raios X.
Os tecidos moles do nosso corpo são compostos de átomos menores, e portanto não absorvem particularmente bem os fotões dos raios X. Os átomos de cálcio que constituem os nossos ossos são muito maiores, e assim são melhores a absorver os fotões dos raios X

Para informação mais detalhada consultar aqui e aqui.

(Iniciativa d' "A Loja das Ideias" no Ano Internacional da Física - 2005)

João Sentieiro