lunes, 18 de marzo de 2013

ANTECEDENTES HISTÓRICOS DEL DESCUBRIMIENTO DE LOS RAYOS X


Antecedentes históricos del descubrimiento de los rayos X

Lenin Fisher

El hombre conocía que el ámbar atraía o repelía objetos ligeros y lo usaba como objeto de comercio por lo menos veinte siglos antes de conocer las causas científicas de sus propiedades, fenómeno que está relacionado con el descubrimiento del hierro. En el Mediterráneo, se conocía la magnetita (un mineral de hierro, con propiedades magnéticas naturales).  Una piedra de 2.5 Kg., de peso, capaz de levantar 10 Kg., fue presentada por el físico, matemático y astrónomo italiano Galileo Galilei (1564-1642) al príncipe de Toscana. (1)

William Gilbert (1544-1603);  médico y físico inglés, en su libro“De Magnete” concibió la idea de que La Tierra y otros cuerpos celestes son grandes magnetos mantenidos en sus órbitas por la misma atracción que tenía la magnetita. Está registrado un experimento eléctrico de Gilbert ante la reyna Isabel I –de quien era su médico personal-, en el año 1600. El ingeniero militar francés, cruzado, Peregrinus (Pierre Pèlerin de Maricourt) escribió el primer tratado sobre imanes, propiedades de la magnetita, invenciones propias; propuso un motor magnético, en el sitio de Lucera, en el siglo XIII, a través del manuscrito latino,  “La carta del peregrino” (1269); e hizo la primera discusión detallada de una brújula. (1,2)

Otto von Guericke (1602-1686) físico alemán, cuyos trabajos principales fueron publicados en el libro “De vacuo spatio” (1672), conocido como el burgomaestre de Magdeburgo, alumno del astrónomo polaco Nicolás Copérnico, inventó la primera bomba de aire de vacío (máquina neumática) y la primera máquina electrostática. Experimentó con las llamadas hemiesferas de Magdeburgo.  Reconoció que el aire pesaba y predijo el tiempo sin conocer el barómetro de Torricelli. Demostró que los animales no pueden vivir en el vacío y que todos los cuerpos, piedras y plumas, caen con igual velocidad en él.  Además, descubrió la primera máquina eléctrica.  Fabricó una bola grande de sulfuro, colocada en un eje con un mango para girarla velozmente; al acercar la mano, se producían chispas. Así, había inventado un vacío y podía producir chispas con su máquina eléctrica, pero nunca pensó en producir esas chispas dentro del propio vacío. (1)



La senda investigadora de la tríada magnetismo, electricidad y vacío continuó.  Robert Boyle, Francis Hauskbee y Robert Hooke siguieron los trabajos sobre los efectos del vacío.  Robert Hooke (1635-1703) físico y astrónomo inglés, en 1655 colaboró con Boyle (1627-1691) en la construcción de una bomba de aire, de vacío, llamada “machinae boyleana” y cinco años más tarde formuló la ley de la elasticidad. (1,2)

Las descargas eléctricas a través de gases habían sido observadas en el laboratorio por Hauskbee quien, en 1709, reportó la aparición de una luz extraña cuando electrificaba un recipiente de vidrio que contenía aire a baja presión (2).  Hauskbee tiene el mérito de haber unido por primera vez la electricidad y el vacío, como paso indispensable, del camino que nos llevó al descubrimiento de los rayos X. (1)

 En Florencia, Galileo Galilei, ya anciano, cumpliendo sus últimos años de amordazamiento por la Santa Inquisición –y quizá arrepentido de haber expresado, en 1633, aquella frase “Eppur, si muove!”(¡Y sin embargo se mueve!) más por miedo que por convicción-, invitó a su discípulo, Evangelista Torricelli (1608-1647), físico y geómetra italiano, a trabajar con él como secretario. Ahí, Torricelli inventó el barómetro, es decir, el primer vacío permanente. Jean Picard (1620-1682), astrónomo y sacerdote francés, quien midió el arco del meridiano terrestre, descubrió 35 años después, que su barómetro emitía luminosidad en la oscuridad, lo cual ocurría con sólo agitar la columna de mercurio. (1)

Hauskbee usó una bomba extractora de aire diseñada por él mismo y demostró que el “fósforo mercurial” de Picard era luminosidad producida por la fricción del mercurio en el vidrio, lo que originaba electricidad. En el prefacio de un libro publicado en Filadelfia, Estados Unidos, en 1809, se dice que Hauskbee, quien murió en 1713, logró que cuerpos opacos se observaran transparentes: con un guante de cristal cubierto de cera a la mitad y sometido al vacío, parece que era capaz de demostrar la forma de todas las partes de su mano en las superficies cóncavas de la cara.  Los trabajos de Hauskbee pasaron inadvertidos en su tiempo y también posteriormente. (1)

Isaac Newton (1643-1727), en 1675, construyó un generador electrostático con una esfera de cristal rotatoria (11). El abad Jean-Antoine Nollet (1700–1770), inventó los llamados “huevos eléctricos” -combinación de tubos de vacío con máquinas de electricidad estáticas-, pero nunca llegó a producir rayos X;  fue contemporáneo y tuvo encendidos debates con el célebre Benjamín Franklin (1706-1790) físico, publicista, filósofo y político independentista de los Estados Unidos, famoso por inventar el pararrayos, sus teorías de la electricidad, el empleo, en 1950, de los términos “positivo” y “negativo” y su descripción de la electricidad como “partículas infinitamente sutiles”. (1)

En 1729, Gray (1696-1763), distinguió los conductores de electricidad de los no conductores. En 1747, Watson (1715-1787), transmitió electricidad a través de un largo conductor. Michael Faraday (1791-1867), físico y químico inglés, padre de la teoría de la influencia electroestática e inducción electromagnética, formuló las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y logró la licuación de todos los gases conocidos en su tiempo.  Por su inteligencia brillante y mente privilegiada, para muchos, con sus trabajos realizados en el corto tiempo de tres meses, alteró con sus experimentos, la civilización conocida más que ningún otro hecho de su época.  Sus investigaciones originaron las leyes que gobiernan prácticamente a la industria eléctrica moderna: iluminación, tracción, telegrafía y fuerza eléctrica. Inventó la  dínamo y el transformador. Faraday demostró que la electricidad existía en “quantum” o “cuantos” o múltiplos de una unidad de energía o materia, al medir la cantidad de electricidad necesaria para depositar una determinada cantidad de plata en el proceso de niquelado. (1)

Faraday describió que la luminosidad de los gases rarificados en un tubo de vacío, cuando eran excitados por electricidad, era una propiedad de la materia en un cuarto estado, diferente del sólido, líquido o gaseoso.  Esta hipótesis le fascinó a Sir William Crookes (17-6-1832/4-4-1919), físico y químico inglés, que descubrió los rayos catódicos y aisló el talio (Tl); y quien usó tubos de vacío en diferentes formas y diseños para demostrar las propiedades de la materia radiante.  Los tubos de alto vacío con una corriente controlable fueron llamados tubos de Crookes y él pudo demostrar que cuando la materia entraba en este cuarto estado o estado ultra-gaseoso, se desencadenaban nuevos fenómenos, producción y estratificación de colores, espacios oscuros, etc. Sin saberlo, al elevar el vacío hasta un millón de atmósferas, Crookes prácticamente descubrió un tubo de rayos X en acción. Sin embargo, no fue capaz de sugerir la producción de rayos hasta entonces desconocidos; fue incapaz de inferir la producción de los rayos X; a pesar que en sus experimentos encontró placas fotográficas veladas, a menudo oscuras, sin que pudiera explicarse el motivo. Crookes presentó sus resultados a la Asociación Británica para el Avance de las Ciencias en 1879, como un homenaje a Faraday. (1)

Aunque, Crookes no fue el primero en producir rayos X, ya que en 1785, en Londres, William Morgan (1750-1833), también produjo rayos X, podría decirse sin querer, queriendo (110 años antes que Roentgen), al formar un vacío hirviendo el mercurio dentro de un barómetro de Torricelli para expeler todos los gases, lo que demostraba que la electricidad no se podía forzar a través de ese vacío; pero en una ocasión, el tubo de vidrio se rajó, admitiendo el aire lentamente (1,2). Entonces, Morgan, un matemático de Gales (4,5) pudo ver una sucesión de colores, empezando por el verde-amarillo y pasando a través del azul, púrpura y rojo.

Hasta después del descubrimiento de Roentgen, se pudieron identificar esas luces amarillo-verdosas como los rayos X y la repetición del experimentó demostró que Morgan fue el primero en producirlos. (1,2)

Según J. G. Anderson, en su ensayo “William Morgan and X-Rays” (2), escrito en enero de 1945, Sir William Elderton pronunció un discurso sobre Morgan, en diciembre de 1931, en la Escuela de Agentes de Seguros y también se refirió al primer artículo de Morgan dirigido a la Sociedad Real en 1785, titulado “Electrical experiments made to ascertain the non-conducting power of a perfect vacuum.” Elderton dijo entre otras cosas, lo siguiente:

“... So far back as 1785, William Morgan, a Fellow of
the Royal Society of London, communicated to the
society a paper in which he described experiments
made by him on phenomena produced by the
passage of electric discharges inside a glass tube.
He found that, when there was no air in the tube and
the vacuum was as perfect as he could make it,
no electric discharge could pass but, upon admitting
a very minute quantity of air, the glass glowed with
a green colour. Morgan did not know it, but he had
produced X-rays and his simple apparatus represented
the first X-ray tube.”

A fuller account was given in 1927 by V. E. Pullin and W. J.
Wiltshire in their book on " X-rays, past and present," in which,
after recounting the experiments of Francis Hauksbee, F.R.S., in
1705, and of the Abbé Nollet in Paris in 1753, they proceeded thus:
           
“The next experiments on this question are of great historical
            interest. They are the work of Mr. William Morgan, to whom
            must be given the credit of being probably the first experi-
            menter to produce X-rays.”

Two years earlier, on January 19, 1925, Mr. Pullin (then the
director of the Radiological Research Department at Woolwich)
gave the first of his Cantor lectures, entitled “Radiological research
a history,” to the Royal Society of Arts. In dealing with Morgan
he said, inter alia:

            “Morgan's advance consisted in the fact that on decreasing the
            gas pressure in his bulb he obtains what he describes as a
beautiful green colour, which altered from green to blue and
so on to violet and purple as he allowed gas to enter the bulb.” (2)


Por un camino diferente, pero muy importante, llegan otras investigaciones a la senda común de los rayos X.  James Clerk Maxwell (1831-1879), profesor de física, de origen escocés, de la Universidad de Cambridge, que definió la teoría electromagnética de la luz, una de las teorías más profundas de la humanidad. Teoría que fue recogida por Hermann von Helmholtz (1821-1894), fisiólogo y físico alemán, quien la agregó a su propia teoría de la dispersión del espectro donde había espacio para los rayos X, ondas de radio, etc., especificando sus propiedades y capacidad de atravesar materiales opacos muchos años antes de que esto se conociera. (1)

En 1827, George Ohm (1787-1854), formuló las leyes de la corriente eléctrica que llevan su apellido y estableció la relación entre corriente eléctrica, fuerza electromotora y resistencia. En 1850, Plucker (1801-1868), observó fluorescencia verde en una botella opuesta a un electrodo negativo dentro de un tubo al vacío. J. Gassiot, en 1859, produjo indudablemente rayos catódicos y deflexión magnética y debió producir rayos X. En 1879, Crookes (1832-1919), encontró que los rayos catódicos podían ser desviados por un magneto y consideró a ese fenómeno como “un cuarto estado de la materia” (3).

Después que el físico y fisiólogo alemán Hermann Helmholtz inventara el oftalmoscopio, en 1851, que provocó que con otros aparatos dotados de lámparas y espejos, se intentara observar los cambios patológicos dentro del organismo humano vivo p. ej: uretra, vejiga, esófago y estómago,  el triunfo del diagnóstico fue el descubrimiento de los rayos X por Wilhelm Röntgen en 1895 (7). H. von Helmholtz, logró que su alumno Heinrich Hertz (1857-1894), produjera y descubriera en 1888, las primeras ondas electromagnéticas o hertzianas; y que después descubriera, también, el efecto fotoeléctrico. Otro de sus discípulos, Eugene Goldstein(5-9-1850/25-12-1930), físico alemán, denominó rayos catódicos al espectro de colores que se producía en los tubos de vacío cuando pasaba la corriente eléctrica y fue el primero en observar, en 1886, alos protones desde los rayos catódicos –rayos que después serían reconocidos como electrones (1,2).  En 1892, Hertz demostró el paso de los rayos catódicos a través de hojas delgadas de metal. (3)
 Philipp von Lenard produjo un tubo de vacío con una placa de aluminio, demostrando que los rayos catódicos pueden pasar a través de ella. También colocó placas fotográficas envueltas en sobres resistentes a la luz, que también fueron atravesados, y obtuvo imágenes de los cuerpos que se colocaban sobre ellos. Lenard no sabía que los rayos catódicos después de pasar por una ventana de aluminio estaban mezclados con otra clase de rayos, y de manera inconsciente, sin quererlo, estaba obteniendo imágenes radiográficas (1).

La primera imagen de rayos X fue producida por Arthur Goodspeed y W. N. Jennings, en Pennsylvania, Estados Unidos, el 22 de febrero de 1890. Al no saber su significado, ellos nunca se preocuparon por publicarla. Roentgen publicó su artículo original cinco años después (5,6).
Lenard continuaba experimentando cuando W. C. Roentgen presentó en la Sociedad Físico-Médica de Würzburg su artículo “Una nueva clase de rayos” (On a new kind of rays) el 28 de diciembre de 1895. (1)

Referencias bibliográficas:
1.       Pedrosa, C. S. Pedrosa Moral, I. S. Diagnóstico por imagen: evolución histórica. En: Pedrosa, C. S., Casanova, R. Pedrosa.Diagnóstico por imagen. Vol. I: Generalidades. Aparatos respiratorio y cardiovascular. McGraw-Hill Interamericana. Madrid. 2002:1-20
2.       Wikipedia. La enciclopedia libre. Internet. 2010
3.       Bolsa Médica. Antecedentes y acontecimientos históricos del descubrimiento de los rayos X y sus consecuencias. No. 9; May. 1994; 24-25
4.                 Amerasekera, D. History of radiology. The North Herts Radiology Group. 2000. Internet. Abr. 2012
5.       Fisher, L. Historia de los rayos X y la radiología en Estados Unidos de América. leninfisher.blogspot.com. Internet. Abr. 2012
6.                 Historical timelife. Penn Medicine. Department of Radiology. University of Pennsylvania Hospital. Internet. Abr. 2012
7.       Sigerist, H.E. Los grandes médicos: historia biográfica de la medicina. Ave. Barcelona, España. 1949: 310


En:

*Fisher, L. Historia de la radiología en Nicaragua: la senda de la luz invisible. Universitaria. Managua, Nicaragua. 2010: 316

**Fisher, L. Historia de la radiología en Nicaragua: la senda de la luz invisible. 2da. ed. Universitaria. Managua, Nicaragua. 2011: 428



Managua, Nicaragua, 19 de mayo de 2012.


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