1845 - Nascita di Röntgen
Wilhelm Conrad Röntgen era un fisico tedesco originario di Lennep, città del Bergisches Land, Reno. Dopo una carriera scolastica e universitaria non particolarmente brillanti, nel 1868 si laureò con una tesi sullo studio dei gas e divenne uno degli studenti preferiti di August Kundt, ed è proprio nel suo laboratorio che Röntgen compì i primi esperimenti di fisica sulle proprietà dei gas. Il 12 giugno 1869 ottenne il dottorato in fisica all’università di Zurigo e l’anno successivo divenne l’assistente del laboratorio di fisica.
1895 - Scoperta dei Raggi X
Nel novembre del 1895 Röntgen aveva deciso di ripetere alcuni esperimenti sulle scariche elettriche nei gas. Nel suo laboratorio aveva montato un tubo a raggi catodici e per sue ragioni non del tutto chiarite, l’aveva avvolto di carta nera. È da sottolineare che, a causa del suo daltonismo, lo scienziato doveva oscurare completamente la sala durante i suoi esperimenti.
Impiegò anche uno schermo al platino cianuro di bario per osservare i raggi catodici secondo un metodo impiegato da altri scienziati dell’epoca. Naturalmente i raggi dovevano colpire lo schermo per eccitarlo e generare fluorescenza. Poiché il tubo era avvolto nella carta e né la luce né tantomeno i raggi catodici potevano uscirne, con grande sorpresa notò che lo schermo diventava fluorescente anche a una distanza dal tubo a cui i raggi catodici non potevano certamente arrivare. Voltò lo schermo, cambiandone la direzione e la fluorescenza rimase. Successivamente si trovò con la sua mano tra il tubo e lo schermo e vide l’ombra delle proprie ossa.
Ne rimase profondamente scosso tanto da non dire nulla a nessuno e si rinchiuse nel proprio laboratorio a proseguire gli esperimenti. Le cronache riportano che la moglie, vedendolo ininterrottamente al lavoro, sempre più taciturno, cominciò a preoccuparsi, ma egli disse solo che stava facendo qualcosa di molto importante e che non poteva essere disturbato. Aveva scoperto i raggi X ma la sua preoccupazione successiva fu quella di consolidare la scoperta con successive osservazioni di carattere sperimentale.
Röntgen condusse ulteriori esperimenti in cui cercò di “bloccare” il misterioso raggio utilizzando una serie di oggetti diversi e scoprì che soltanto il piombo riusciva a fermarlo. Infine capì che inserendo un oggetto tra l’emettitore dei raggi e una lastra fotografica era possibile fissare le immagini ottenute e conservarle nel tempo. Così sostituì lo schermo utilizzato agli inizi con una pellicola fotografica.
1896 - La prima radiografia
Poco dopo Natale nel 1895 fece una comunicazione all’Accademia di medicina di Wurzburg, con uno stile asciutto come suo costume e come si usava al tempo. Nonostante i risultati sembrassero di difficile comprensione, non era altrettanto difficile riprodurli e quando Röntgen mandò estratti del suo lavoro ai principali esponenti della fisica mondiale, ognuno si precipitò nel proprio laboratorio per cercare di replicare questi effetti “straordinari”. A Roma si dice che Margherita Regina d’Italia chiamasse il suo amico Pietro Blaserna, professore di fisica e presidente del Senato, per chiedergli una dimostrazione. Il tecnico dell’Istituto dovette passare tutta una notte a cercare di produrre il vuoto in un tubo necessario a replicare l’esperimento.
A metà del gennaio 1896 la notizia era arrivata ovunque producendo un’immensa impressione.
Nonostante la scoperta, apparentemente fortuita, Röntgen fece una serie di esperimenti ben condotti e intelligenti, indagando la natura di raggi che mostravano proprietà molto diverse dalla luce.
Inizialmente Röntgen chiamò questi raggi “raggi X” (X per “sconosciuto”) poiché non ne comprendeva la natura. Continuando la sua ricerca scoprì che questa nuova forma di radiazione aveva proprietà uniche e poteva penetrare anche i tessuti molli del corpo umano. In uno dei suoi esperimenti chiese a sua moglie, Anna Bertha Ludwig, di tenere ferma la mano sulla lastra e dopo 15 minuti di applicazione dei raggi, erano nitidamente visibili le ossa della mano all’interno di un’ombra scura identificata come i tessuti molli delle stesse dita. Sembra che la moglie alla vista delle sue ossa sulla radiografia esclamò : “ho visto la mia morte!”. In questo modo Röntgen ottenne la prima radiografia della storia: un’immagine delle ossa della mano di sua moglie e del suo anello matrimoniale. Questa prima immagine radiografica, nota come Radiografia della mano di Röntgen o Radiografia della mano della moglie di Röntgen, è una delle immagini più iconiche nella storia della radiografia. E’ diventata un simbolo dell’inizio dell’era delle immagini diagnostiche mediche ed è stata fondamentale per dimostrare il potenziale di questa nuova tecnologia.
1901 - Premio Nobel per la fisica
La scoperta aprì la strada all’uso dei raggi X in medicina, consentendo di visualizzare le strutture interne del corpo. Nel 1901, per la straordinaria scoperta dei raggi X, Röntgen fu il primo scienziato della storia ad essere insignito del Premio Nobel per la fisica.
Per la comprensione del fenomeno si sarebbe dovuto aspettare gli anni venti del ventesimo secolo, attraverso una maggiore comprensione della struttura atomica e dopo che si posero le basi della meccanica quantistica. Basti ricordare che alla produzione dei raggi X concorrono ben tre fenomeni, effetto fotoelettrico, effetto Compton e la produzione di coppie.
Diffusione dell'uso dei Raggi X
Le principali applicazioni di questa scoperta sono nel campo medico poiché, come detto, i raggi X hanno rivoluzionato la medicina permettendo di ottenere immagini interne del corpo umano e consentendo diagnosi più precise senza interventi invasivi. Importanti sono però anche le applicazioni in altri settori scientifici, sempre con l’impiego di raggi X come l’analisi della struttura dei cristalli, le indagini radiografiche sulle opere d’arte, nell’astronomia, permettendo agli astronomi di studiare oggetti celesti ad alta energia come stelle di neutroni e buchi neri.
Nella storia della scienza è accaduto raramente che una scoperta sia stata divulgata in modo così veloce e che abbia avuto tanto impatto sull’opinione pubblica come è avvenuto per i raggi X. Nel giro di poco tempo i raggi X cominciarono a essere usati in tutto il mondo per ottenere immagini delle fratture di ossa, di ferite d’arma da fuoco, e anche di patologie del torace e dell’addome. Quasi contemporaneamente alla scoperta e all’uso diagnostico si svilupparono le applicazioni in ambito terapeutico, come le prime applicazioni per la cura dei tumori e la radioterapia.
Vennero impiegati, altrettanto, per effettuare esibizioni spettacolari e molto velocemente cominciarono a emergere anche i problemi di sicurezza legati al loro uso. Nel corso degli anni successivi, nei casi di prolungata esposizione ai raggi, si notarono vari effetti negativi tra cui, ad esempio, la malattia da radiazioni, l’infertilità e vari tumori maligni. Per questo in campo medico oggi l’uso dei raggi X e delle radiazioni ionizzanti in generale, è strettamente regolamentato secondo i principi della radioprotezione, e vengono prese precauzioni per minimizzare l’esposizione alle radiazioni del paziente, del personale medico e degli operatori.
La memoria del fisico tedesco, vissuto tra il 1845 e il 1923, è stata celebrata in varie forme, tra cui il nome dell’unità di misura dell’esposizione a una radiazione ionizzante, il röntgen (simbolo R) che è stata l’unità storica dell’esposizione a raggi gamma e raggi X ma che oggi non fa più parte delle unità del Sistema Internazionale.
Oltre che per la scoperta dei raggi X, Röntgen è ancora oggi una figura di rilievo grazie alla sua etica nella ricerca scientifica. Rifiutò di brevettare la sua scoperta, permettendo così a chiunque di utilizzare la tecnologia dei raggi X a fini scientifici e medici. Inoltre donò il premio in denaro ricevuto per il Nobel all’Università di Wurzburg (presso cui aveva insegnato fisica e della quale fu anche rettore). Infine non volle che le nuove radiazioni prendessero il suo nome, anche se questo avvenne, indipendentemente dalla sua volontà. Abbiamo infatti i “Raggi Röntgen” anche se molti di noi li conoscono ancora oggi con il nome di “Raggi X”.
Scopri di più
Come funzionava l’apparecchio di Röntgen?
La “catena sperimentale” utilizzata nei primi esperimenti era probabilmente costituita da una serie di apparati, collegati tra loro in sequenza l’uno all’altro, che possono essere descritti brevemente come segue.
La catena inizia con l’alimentatore di energia elettrica, a cui fa seguito un Rocchetto di Ruhmkorff o “rocchetto a induzione”, impiegato per trasformare la corrente di tipo continuo e a bassa tensione, che proviene dell’alimentatore o da una batteria elettrica, in una corrente alternata e ad altissima tensione.
Per produrre raggi X è infatti necessaria una corrente dell’ordine delle migliaia di volt. Questa corrente viene applicata al successivo apparecchio della sequenza nella catena, cioè il generatore di raggi X. Questo oggetto rappresenta il cuore dell’apparato qui descritto, è denominato “tubo di Röntgen” o “tubo tipo focus”. Probabilmente il nome “tubo”, impiegato tutt’ora per la denominazione di questi apparati, origina dai primi strumenti impiegati per lo studio delle scariche elettriche nei gas, realizzati in tubi in vetro, di forma cilindrica in cui erano innestati due elettrodi agli estremi più lontani. In questi tubi si inserivano gas di varia natura e composizione. Si noti che gli attuali tubi a raggi X impiegano il vuoto, per evitare la produzione di energia termica.
Al di là del tubo di focus si poneva l’oggetto da indagare o radiografare, come le mani dei primi scienziati “curiosi”. Seguiva poi, nella sequenza di apparati, uno schermo su cui visualizzare l’immagine radioscopica dell’oggetto indagato. Nella prima versione lo schermo era costituito da un foglio di cartoncino spalmato di platinocianuro di bario. Questo dispositivo consentiva la visione diretta del corpo attraversato dai raggi X e per queste ragioni enominato fluoroscopio o criptoscopio. Quest’ultima denominazione rivela, nell’etimologia, la natura incerta dei raggi stessi.
- The History of Radiology Adrian M. K. Thomas, Arpan K. Banerjee May 2013
DOI:10.1093/med/9780199639977.001.0001 Publisher: Oxford University Press - Riesz P. The Life of Wilhelm Conrad Roentgen. AJR Am J Roentgenol. 1995;165(6):1533-7. doi:10.2214/ajr.165.6.7484601 – Pubmed
- A 130 anni dalla scoperta dei raggi X e a 180 anni dalla nascita di Wilhelm Röntgen: dalla scoperta dei raggi X alle applicazioni tecnologiche. Dal 22 Marzo al 5 Aprile 2025, Sala Ghio Schiffini – Società Economica di Chiavari
