I raggi X e il progresso delle scienze nel XX secolo

L’8 novembre 1895, il fisico tedesco Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) scoprì i raggi X. Giunse a tale risultato studiando la scarica elettrica nei gas a bassa pressione. 

Oltre ai raggi catodici, già descritti da altri fisici prima di lui, egli notò un nuovo tipo di radiazione sconosciuta capace di rendere fluorescente uno schermo di platinocianuro di bario, nonostante il tubo fosse avvolto da uno strato di carta nera. Essendo ancora ignota la natura di questa radiazione misteriosa, egli la ribattezzò raggi X. 

Nel tentativo di far aderire meglio la carta nera al tubo, egli appoggiò su di essa la sua mano e notò sullo schermo l'ombra della ossa.

Sostituì allo schermo le lastre fotografiche e ciò gli permise di fermare immagini di oggetti nascosti, registrandone i profili. 

Il 22 dicembre 1895 Röntgen realizzò la prima immagine radiografica della storia, la mano della moglie Anna. L'immagine mostra chiaramente le ossa della mano e l'anello nuziale.

La signora, vedendo lo scheletro della sua mano, esclamò: "Ho visto la mia morte". Questo esperimento dimostrò le enormi potenzialità mediche della scoperta, consentendo di vedere all’interno del corpo umano senza aprirlo in sala operatoria.

Röntgen annunciò la scoperta dei raggi X alla comunità scientifica nel gennaio 1896 a Würzburg. Superato l’iniziale scetticismo, i raggi X furono rapidamente applicati innanzitutto in campo medico. Le lastre divennero uno strumento essenziale per la diagnosi di fratture ossee, tumori e altre condizioni interne.

Röntgen rifiutò di brevettare la sua scoperta, permettendo così una pronta e ampia diffusione della tecnologia. Nel 1901, gli fu assegnato il primo premio Nobel per la Fisica, quale riconoscimento per il suo contributo straordinario alla scienza e al progresso del genere umano. 

Dalla scoperta del fisico tedesco sono state sviluppate altre tecniche di diagnostica per immagini, come la tomografia computerizzata (CT) e la risonanza magnetica (MRI).

I raggi X hanno trovato importanti applicazioni non solo in medicina ma anche in altri settori della ricerca scientifica, a cominciare dalla diffrattometria ai raggi X.

Il fisico tedesco Max von Laue nel 1909 scoprì la diffrazione dei raggi X da parte dei cristalli e per questa scoperta vinse il premio Nobel nel 1914.

William Lawrence Bragg (1890-1971) fu il primo australiano ad effettuare una lastra, quando da bambino si ruppe un braccio. Appena ottenuto il diploma, seguì la sua famiglia a Leeds, in Inghilterra, dove il padre era stato chiamato per insegnare nella locale università.

William si laureò in fisica a Cambridge. Ancora giovanissimo, enunciò la legge che permette di calcolare la posizione degli ioni in un reticolo cristallino studiando la diffrazione dei raggi X. Per questa scoperta vinse a soli 25 anni il premio Nobel per la fisica, nel 1915.

Nel 1926, James B. Sumner isolò e cristallizzò l'enzima ureasi e dimostrò che è una proteina. Nel 1929 John H. Northrop fece altrettanto con l'enzima gastrico pepsina e altre proteasi pancreatiche. I due scienziati vinsero il premio Nobel per la Chimica nel 1946: la tecnica di purificazione e  cristallizzazione delle proteine permetteva di ottenere immagini ai raggi X delle stesse.

Tra il 1948 e il 1951, Linus Pauling, studiando le proteine in cristalli, ipotizzò l'esistenza dell'alfa-elica; elaborò anche un modello ad elica del DNA, che fu corretto da Watson, Crick e Wilkins sulla base della famosa foto 51 scattata nel marzo 1953 al cristallo dell'acido desossiribonucleico da Rosalin Franklin e Raymond Gosling.

Altre applicazioni della diffrattometria permisero a Kendrew di risolvere la struttura della mioglobina (1958); a Dorothy Hodgkin di descrivere insulina, penicillina, colesterolo e vitamina B12; a Giulio Natta di definire la struttura dei polimeri sintetici stereospecifici, come il polipropilene isotattico; a Max Perutz di ricostruire la complessa struttura dell'emoglobina; più recentemente, a Paul Boyer e John Ernest Walker di fare altrettanto con l'ATP sintasi e a Jens Christian Skou con la pompa sodio-potassio.

Anche l'astronomia ha beneficiato e non poco della scoperta dei raggi X, grazie al recente sviluppo del programma spaziale: l'utilizzo dei raggi X ha rivoluzionato la visione dell'universo, consentendo di osservare radiazioni invisibili anche al più potente telescopio ottico. 

Al fisico italiano Riccardo Giacconi, noto come il "padre dell'astronomia a raggi X", è stato conferito il premio Nobel per la Fisica nel 2002 per aver contribuito alla progettazione di telescopi spaziali capaci di catturare i raggi X emessi da fenomeni cosmici ad alta energia, aprendo la strada alla scoperta di sorgenti extraterrestri come quelle di Scorpius X-1.