El 5 de enero de 1896, la Neue Freie Presse de Viena anunció que Wilhelm Röntgen había descubierto los rayox X. Para ilustrar tal descubrimiento, el artículo le acompañaba una radiografía de la mano izquierda del propio Röntgen.

La imagen mostraba solo los huesos de la mano, así como su anillo de boda. La carne se había desnudado por completo. ¿Por qué se ven diferentes intensidades de grises? Se debe a que los rayos X son absorbidos por diferentes partes del cuerpo en intensidades distintas. Los huesos, al ser más densos, absorben gran parte de la radiación mientras que los tejidos blandos, como los músculos, la grasa y los órganos, permiten que pasen más rayos X a través de ellos.

Al propio Röntgen le impresionó tanto su descubrimiento que incluso se esforzó denodadamente en demostrar que estaba equivocado, tal y como os expliqué en La diferencia entre un buen investigador y un mal investigador.

Tal hallazgo causó tanta sensación entre el público que, poco después, se empezaron a fabricar dispositivos de rayos X por simple diversión, para probar a desvelar el interior de distintas partes del cuerpo. Aunque, tal y como señala Hugh Aldersey-Williams en Anatomías, no fuera una práctica muy saludable:

Tan importante fue la aceptación por parte de los aficionados que los médicos les pedían a sus pacientes que les llevaran las radiografías que habían efectuado ellos mismo en casa… una práctica que produjo unas feas quemaduras de radiación debido a los prolongados tiempos de exposición que se necesitaban.

Durante la primera mitad del siglo XX, antes que se conociera mejor sus riesgos, era una práctica relativamente común que algunas zapaterías tuvieran rayos X para tomar fotografías de los huesos del pie y así seleccionar zapatos que se ajustaran a ellos.

Con todo, la gente no tenía suficiente con los huesos. Cada vez aspiraba a desnudar más partes del interior del cuerpo humano. Por ejemplo, solo un mes después de que se anunciara el descubrimiento de los rayos X, el megalómano magnate de la prensa William Randolph Hearst (el protagonista de Ciudadano Kane está inspirado en él, y hoy en día podéis visitar su mansión en California, que dispone de una de las mayores colecciones de arte del mundo) cablegrafió al inventor Thomas Edison para solicitarle radiografiar el cerebro humano.

Edison agarró primero la oportunidad y después la cabeza de su ayudante, que situó durante una hora en la trayectoria de los rayos X. Pero todo lo que pudo ver fue la “oscuridad curvilínea” del cráneo del hombre. Habrían de pasar muchas décadas antes de que otras técnicas revelaran algo de esta parte del cuerpo, la más misteriosa.

¿El invento más importante?

La historia de los rayos X comienza con los experimentos del científico británico William Crookes, que investigó en el siglo XIX los efectos de ciertos gases al aplicarles descargas de energía. Al estar cerca de placas fotográficas, generaba en las mismas algunas imágenes borrosas.

Hasta el 8 de noviembre de 1895 no se descubrieron los rayos X; por parte del físico Wilhelm Conrad Roentgen. Por su descubrimiento fue galardonado en 1901 con el primer premio Nobel de física.

Con objeto de la conmemoración de su centenario, el Museo de la Ciencia de Londres realizó una encuesta a 50.000 personas en la que se les pidió que, de todos los inventos científicos que han sido desarrollados a lo largo de la historia, escogieran el que consideraban más importante. 10.000 personas escogieron la máquina de rayos X como el invento tecnológico más importante, quedando éste en primer lugar.

No sé si es el invento más importante de la historia (¿acaso no es un poco absurda tal pregunta?), pero sin duda yo lo valoro positivamente. Sobre todo porque dio lugar a una de las dos escenas más espectaculares de Total Recall (la otra es cuando a Arnie le sale los ojos de los órbitas en la atmósfera marciana, como en lo dibujos animados de Tex Avery).

Esto no es nada plausible... pero mola

Todos nos enfrentamos a riesgos en la vida cotidiana. Es imposible eliminarlos todos, pero es posible reducirlos.

El uso de la radiación y las técnicas nucleares en la medicina, la industria, la agricultura, la energía y otros campos científicos y tecnológicos han traído enormes beneficios a la Sociedad.

Ninguna actividad humana carece por completo de los riesgos asociados. La radiación debe ser vista desde el punto de la cantidad de beneficios traídos a la humanidad sean menos dañinos que el de otros muchos agentes.

4. Radón

El radón es un gas radioactivo generado por la desintegración del uranio en las rocas y suelo. A medida que decae uranio, el radón se va produciendo y filtrando en los edificios, su acumulación puede significar un peligro para la salud. Más de la mitad de nuestra exposición a la radiación proviene del radón, sólo el consumo de tabaco provoca más casos de cáncer de pulmón.

La EPA estima que aproximadamente uno de cada 15 hogares tiene niveles elevados de radón. Existen profesionales que pueden ir a su casa y comprobar el aire, luego le aconsejarán sobre qué tipo de acción tomar. También puede comprar un kit y comprobarlo tu mismo.

La manera más común de eliminar el radón que se filtra en un hogar es mediante la instalación de un sistema despresurización del suelo activo, que es un tubo con un ventilador que airea el radón de debajo de la casa. El profesional también deberá sellar todos los puntos de entrada para impedir que se cuele radón en su hogar.

3. Exposición médico-dental

Desde hace unas décadas, los médicos han empleado todo una sopa de letras (MRI, CT y PET entre otros) en las exploraciones para encontrar irregularidades. En medicina nuclear se utilizan pequeñas cantidades de isótopos radiactivos para detectar anomalías en los sistemas de órganos. Además del uso de los rayos-X.

Aunque ninguna de estas pruebas tengan la radiactividad suficiente como para representar una amenaza, muchas personas están preocupadas por la exposición acumulada a lo largo de toda una vida de atención médica.

Algunos expertos aconsejan a los pacientes que se aseguren de utilizar un protector de plomo sobre el pecho y el cuello cuando se toman radiografías dentales. También puede preguntarle a su médico o dentista si las exploraciones con rayos X son realmente necesarias o si el período de tiempo entre ellos podría ser mayor.

Más graves son los tratamientos para enfermedades tipo cáncer. Los tratamientos de radiación terapéutica para el cáncer son diferentes a los tratamientos de dosis bajas y pueden causar daños permanentes, pero siguen siendo un daño menor comparado con lo que sucederá si no se trata el cáncer. Los pacientes tratados con radioterapia están radiactivos durante un tiempo y deben mantenerse alejado de otras personas.

2. Radiación Cósmica

Al igual que los personajes de una película de ciencia ficción, estamos constantemente bombardeados por la radiación cósmica. Cerca del 8 por ciento de nuestra dosis anual de radiación proviene del espacio exterior.

Las partículas subatómicas del Sol, nuestra galaxia e incluso galaxias más lejanas se mezclan con la atmósfera de la Tierra para crear la radiación. La mayor parte de esta radiación cósmica es una energía baja, sin embargo, parte de esta radiación nos atraviesa e interactúa con nuestro cuerpo, pero en dosis tan bajas que no perjudican.

La atmósfera nos protege de la radiación cósmica, pero cuanto mayor sea la altitud, mayor será la radiación a la que estamos expuestos. Si vivís en Ávila recibiréis un poco más de radiación cósmica que alguien que viva en San Juan de Alicante, pero la diferencia es minúscula.

El mismo principio se aplica a los vuelos de avión. La cantidad de radiación que se absorbe en un vuelo es sólo la mitad de la que recibiríais en una radiografía de tórax.

1. La Tierra misma

La radiación no es nada nuevo, ninguna creación que los humanos inventamos durante la industrialización del siglo pasado. Siempre ha estado con nosotros e incluso dentro nosotros. De hecho, la propia Tierra genera gran parte de la radiación a la que estamos expuestos.

Todo tipo de materiales radiactivos se producen en el suelo bajo nuestros pies. Estas fuentes naturales de radiación pueden abandonar el suelo para que nosotros inhalemos sus partículas. Nuestros músculos, órganos y huesos son radiactivos en algún grado.

Los seres humanos también tomamos esta radiación transmitida por el suelo, por el consumo de productos cultivados en la tierra o el agua potable de pozos subterráneos.

Vía | Discovery

Estamos ante una nueva hazaña científica que puede ayudarnos a comprender mejor el material del corazón de las estrellas y los planetas gigantes, así como a recrear los procesos de fusión nuclear que hacen funcionar al Sol. Y es que ha sido creada “materia densa caliente” a dos millones de grados y a partir de papel de aluminio. Todo el proceso se produjo en apenas una billonésima de segundo, según publican esta semana en Nature.

El responsable de este hito ha sido un equipo internacional ha utilizado el láser de rayos X más potente del mundo, el Linac Coherent Light Source (LCLS), situado en el SLAC National Accelerator Laboratory de EEUU.

Señala Bob Nagler, del SLAC:

Hasta ahora los científicos habían conseguido crear ese plasma a partir de gases y estudiarlo con láseres comunes, pero no se disponía de herramientas que permitieran hacer lo mismo con densidades sólidas que no pueden ser penetradas por los rayos láser convencionales. (...) El LCLS, con su longitud de onda ultra-corta de rayos X, es el primer instrumento que puede penetrar un sólido denso y crear un ‘parche’ uniforme de plasma (en este caso un cubo de una milésima de centímetro de lado) y probarlo al mismo tiempo.

Vía | SINC

Hemos tardado cinco capítulos, pero al final del último por fin conseguimos crear un circuito conductor de baja resistencia que ponga en contacto la carga negativa que se había acumulado en la base de la nube con la positiva inducida en la superficie terrestre. Sin embargo, el rayo en sí es bastante más sencillo de entender que los prolegómenos, lo explicaremos en los próximos tres párrafos.

Como ya dijimos, lo primero que ocurre tras producirse el contacto es la descarga de retorno. Para ser estrictos, esta descarga empieza desde el punto en que se cierra el circuito, ya las cargas que se encuentran allí son las primeras en enterarse que se ha producido el cortocircuito, por así decirlo. Luego, la descarga se va extendiendo hacia ambos extremos. Pero dicho punto está cerca del suelo, por lo que desde lejos solamente veremos la parte ascendente.

Tras la descarga de retorno inicial, el canal conductor permanece abierto durante un corto intervalo de tiempo. Mientras tanto, las cargas negativas situadas en zonas de la nube cercanas al origen del rayo pueden aprovechar la oportunidad para atravesar el canal conductor para viajar hasta las cargas positivas del suelo, con la sana intención de neutralizarse. Normalmente se pueden producir entre dos y cuatro de estas descargas secundarias.

Hay que tener en cuenta que en todas estas descargas se ponen en movimiento tanto electrones negativos que van hacia abajo (atraídos por las cargas positivas en la superficie), como iones positivos que van en sentido contrario. Ahora bien, los iones tienen una masa miles de veces mayor que los electrones, por lo que su movilidad es mucho menor. Por otra parte, por convenio, decimos que la corriente eléctrica va siempre de positivo a negativo. Así que decimos que la corriente es ascendente, por bien que la mayoría de portadores de carga sean negativos y se muevan en sentido contrario.

Tras el rayo, el canal conductor se cierra. Recordad que el aire se había vuelto conductor por la gran cantidad de electrones lentos que habían sido arrancados de sus respectivos electrones átomos por el paso de una avalancha de electrones ultra-rápidos. Pero debido a sus cargas, electrones e iones se atraen mutuamente, por lo que en poco tiempo se volverán a unir para volver a formar un átomo neutro, proceso que llamamos recombinación.

Con el canal cerrado, el aire vuelve a ser aislante, y no se pueden producir más descargas. Y, con esto, el ciclo vuelve a empezar:

1. La fricción entre las gotas de agua y los cristales de hielo volverá a separar las cargas en el interior de la nube.

2. Un rayo cósmico, procedente de cualquier rincón del universo, colisionará con un átomo en la atmósfera terrestre y creará una gran cascada de partículas, entre los cuales habrá electrones muy energéticos.

3. Ese electrón colisionará con otros átomos del aire, arrancando gran cantidad de electrones lentos, más uno o dos electrones muy energéticos.

4. Esos nuevos electrones energéticos recorrerán una distancia media de 50-100m en el aire, durante la cual serán empujados por el campo eléctrico, que aumentará aún más su energía.

5. Finalmente, los electrones colisionarán con más átomos, arrancando más y más electrones formando una avalancha – que llamamos líder -, que desciende hacia la superficie terrestre a casi la velocidad a la luz. El líder deja tras de si un rastro de electrones lentos e iones.

6. Cuando el líder se acerque a la superficie, su carga negativa atraerá a las cargas positivas del suelo, que saldrán volando, formando un nuevo líder positivo.

7. Al encontrarse ambos líderes, se producirá una descarga de retorno.

8. Tras la primera chispa, se producirán unas cuantas réplicas mientras se descargan diferentes zonas de la nube.

9. Poco después, los iones y electrones libres se recombinarán, haciendo que el aire vuelva a ser aislante.

Esto que hemos explicado es la teoría más aceptada actualmente sobre los rayos. Como siempre, en ciencia, nunca podemos decir que lo sabemos todo; o incluso puede que estemos equivocados. No obstante, como dicta el método científico, se puede utilizar esta teoría para realizar predicciones que luego se contrastan con la realidad.

En primer lugar, la gran cantidad de electrones lentos en el aire, que recorren una corta distancia empujados por el campo eléctrico, debe provocar la emisión de radiación electromagnética de radiofrecuencia. Estas emisiones de radio procedentes de los rayos ya eran conocida, e incluso se utilizan para la teledetección de los mismos.

En segundo lugar, la presencia de electrones ultra-relativistas en el líder, moviéndose casi a la velocidad de la luz, conlleva la emisión de rayos X, que fueron detectados en primera vez por Charlie Moore en 2001. La confirmación de esta predicción es el mayor indicio en favor de esta teoría.

En Genciencia | Cómo se producen los rayos(1): Introducción
(2): Electrificación de la nube
(3): Rayos cósmicos, sembrado de electrones
(4): Ruptura relativista del aire
(5): Formación del canal conductor
(6): Descargas y conclusión

Vía | How cosmic rays trigger lightning strikes, Rayos que empiezan siendo Cósmicos
Fotos | Angeloux, donrenexito

En el anterior post pudimos ver el incierto origen del fluoroscopio utilizado por los zapateros de hace unas décadas. Pero dejando a un lado el debate respecto a quién lo creó, pasemos a ver cómo se utilizaba.

El fluoroscopio se componía básicamente de una caja de madera que servía de “protección”; tres zonas para observar los resultados (para el zapatero, el padre o madre, y el curioso niño), y el propio aparato de rayos X.

Como ya podíamos intuir, esta máquina no era más que un reclamo comercial que jugaba con que los niños alucinaban al ver sus huesecitos moviéndose dentro del zapato.

Su modo de utilización era sencillo. El niño introducía su pie por una ranura abierta, y el zapatero escogía dos opciones: intensidad de la exposición (alta para hombres, media para mujeres, baja para niños), y tiempo de exposición (solía ser de unos 20 segundos).

Ya sólo faltaba dar al botón y… ¡radiación para su pequeño! ¡Y todo por el mismo precio!

Porque como bien habréis supuesto, este sistema de ver si al niño le apretaban los zapatos no era del todo recomendable. Aunque los estudios no se empezaron a realizar hasta bastantes años más tarde.

La radiación de unos rayos X es un tipo de radiación ionizante. Esto significa que tiene la energía suficiente para poder extraer electrones de la materia (nuestro cuerpo, en este caso).

Habitualmente estamos expuestos a este tipo de radiación. Como ejemplo tenemos la radiación solar, la de las rocas que hay en nuestro planeta, e incluso la de nuestro propio organismo. Pero son niveles muy bajos.

En cambio, una exposición a la radiación del fluoroscopio estaba entre los 0.1 y 1 Gy por minuto. Para que tengamos una idea, una radiografía de tórax puede entregar cerca de 0.0001 Gy.

Pero el problema no fue tanto para los clientes, ya que pocas personas compran un par de zapatos a diario.

Los mayores problemas con la radiación los tuvieron los propios vendedores, que recibían diariamente una buena cantidad de exposiciones (irónicamente, a mejor vendedor, peores consecuencias).

Y es que algunos introducían sus manos dentro del aparato para acabar de ajustar el zapato. Se dio el caso de una vendedora que tras realizar una media de 15 exposiciones al día, desarrolló dermatitis.

Aunque una de las peores lesiones de las que se tiene constancia es la de un modelo de zapatos, que tras recibir tal cantidad de radiación, tuvo que sufrir la amputación de su pierna izquierda.

Puede parecer curioso, pero aunque se demostró que los niveles de radiación eran elevados, la eliminación de estas máquinas de las zapaterías se fue realizando durante años, hasta que cerca de 1970, ya no quedó ninguna.

Al menos para su uso habitual. Siempre serán preciosas piezas de museo.

Un respiro para nuestros pies, sin duda.

Más información | Shoe-Fitting Fluoroscope (en inglés)

Hoy en día, ir a una zapatería puede llegar ser un suplicio.

La mitad del calzado nos parece igual, ese par de zapatillas que tanto nos gusta tiene un precio por el que podríamos comprar un ordenador nuevo, y cuando nos acabamos decidiendo por una opción económica y estética, resulta que sólo tienen los números anterior y posterior al nuestro.

Es en ese momento cuando empezamos a pensar ideas absurdas como “no, en realidad me aprietan porque se tienen que dar”, o “bueno, esto con un calcetín gordo se soluciona”. Pero en nuestro interior sabemos que no será así.

Aparte, es de todos sabidos que cuando éramos pequeños y nuestras madres nos acompañaban a comprar un nuevo par de zapatos, siempre se compraban dos o tres tallas mayores, “por el estirón”.

Pero hagamos un pequeño viaje en el tiempo, hacia 1920, aproximadamente.

Entremos en esa zapatería, a ver qué modelos tienen.

Parecen todos bastante clásicos, así que escojamos unos al azar. Un 43, por favor.

Creo que estos me van perfectos, pero no sé si me hacen una forma rara… Vaya, el zapatero me está indicando que me acerque a esa caja de madera.

¿Dónde meto el pie? ¿Aquí?

No os lo vais a creer, pero este señor tiene en su tienda un completo aparato de rayos X. Mirad si no, mi piececito.

Puede parecer extraído de una novela de ciencia ficción del siglo anterior, pero hubo una época de nuestra historia reciente en la que se pusieron de moda este tipo de aparatos, llamados fluoroscopios.

Existen varias hipótesis sobre su origen, aunque hay una con mayor grado de aceptación.

Se cuenta que el doctor Jacob Lowe, de Boston, creó un dispositivo fluoroscópico para visualizar pies durante la Primera Guerra Mundial. El motivo era que existía la necesidad de acelerar el proceso de examinar a los militares que sufrían de alguna herida en esa zona, y para ello eliminaron la parte de quitarse los zapatos.

Tras la Guerra, modificó su máquina para un uso más comercial, y la presentó en una feria de zapateros en 1920. De ahí a su expansión por los Estados Unidos, no hubo que esperar mucho.

Y lo mismo pasó en Europa, donde paralelamente a Lowe, se creó el Podoscopio (Pedoscope en inglés, pero me niego a traducirlo como Pedoscopio).

En el próximo post, veremos un poco más a fondo la forma de utilizar este estrambótico aparato, y la importancia de la radiación que desprendía.

Mientras tanto, mantened los pies en caliente, que el frío ha venido para quedarse...

Más información | Shoe-fitting fluoroscope (en inglés)

Científicos chinos están desarrollando una nueva tecnología que revolucionará el mundo de los rayos X, se trata de la tecnología de radiación desarrollada en un acelerador de partículas denominado sincrotón, que será capaz de obtener imágenes de los tejidos que hasta ahora no podían captarse con los tradicionales rayos X.

Las nuevas tomografías tendrán capacidad para captar venas y tejidos, distinguiendo claramente objetos que tan sólo midan unos pocos micrómetros. Otra ventaja interesante es la reducción de la radiación emitida gracias a la utilización de una única onda de luz con la que se tomarán las fotografías tridimensionales.

Los científicos pertenecientes al Instituto de Física Aplicada de Shanghai, indican que esta novedosa tecnología se empezará a aplicar en el año 2009. Decimos novedosa a pesar de que se ha estado estudiando desde los años 60, aunque parece que la más puntera es esta que nos presentan los expertos chinos.

Vía | Prensa Latina Más información | China Daily Más información | Wikipedia Más información | Swssinfo

Hace ya tiempo que Esteban nos habló de Wilhelm C. Röntgen, el descubridor de los rayos X, uno de los avances más importantes para el desarrollo de la Medicina moderna que le valió el primer premio Nobel de Física en 1901, tan sólo seis años más tarde de su hallazgo.

Lo que os muestro hoy es la primera radiografía tomada por el propio Röntgen. Es la mano de su esposa, que ni siquiera se despojó de su alianza. Como ejemplo de lo que significó esta imagen para la comunidad científica del momento, sirva el dato de que al año de su publicación, ya habían aparecido 49 libros y 1200 artículos de radiología.

Röntgen, que luego daría nombre a la unidad utilizada para medir la exposición a radiaciones, también fue todo un ejemplo de espíritu científico en lo que concierne a la ética: rechazó que los rayos X se llamasen como él, donó íntegramente el Nobel a su universidad y no quiso registrar ninguna patente relacionada con su descubrimiento.

Vía | labitacora.net Más información | Life: 100 fotografías que cambiaron el mundo En Genciencia | La Luna dibujada por Galileo Galilei