El físico alemán Wilhelm Konrad Roentgen realizó un experimento para estudiar la luminiscencia producida por rayos catódicos. Para mejor observar el efecto, oscureció una habitación. Su tubo de rayos catódicos se encontraba encerrado en una caja negra de cartón. Al hacer funcionar el tubo de rayos catódicos, quedó sobresaltado al distinguir un ramalazo de luz procedente de alguna parte del otro lado de la habitación. El fogonazo procedía de una hoja de papel recubierta con platino-cianuro de bario, elemento químico luminiscente. ¿Era posible que la radiación procedente de la caja cerrada la hubiese hecho brillar?
Roentgen cerró su tubo de rayos catódicos y el destello desapareció. Volvió a abrirlo y el destello reapareció. Se llevó el papel a la habitación contigua y aún seguía brillando. Era evidente que el tubo de rayos catódicos producía cierta forma de radiación capaz de atravesar el cartón y las paredes.
Roentgen, que no tenía idea del tipo de radiación de que podía tratarse, lo denominó sencillamente «rayos X». Estos rayos revolucionaron la Física. Captaron la imaginación de los físicos, iniciaron un alud de experimentos desarrollados en el curso de los primeros meses que siguieran al descubrimiento de la radiactividad y abrieron el mundo interior del átomo.
La noche del 23 de Enero de 1896 Roentgen presentó por primera vez en un ámbito científico su descubrimiento, ante la reunión de la Sociedad Físico Médica de la Universidad de Würzburg.
Estuvieron presentes numerosos científicos y miembros representantes de la sociedad de Würzburg, profesores de la Universidad, altas autoridades de la ciudad, representantes del ejército y muchos estudiantes.
Al terminar su exposición Roentgen le solicitó al Presidente de la Sesión, Dr. Rudolph Albert von Kölliker, famoso anatomista de la Universidad, permiso para fotografiar su mano, a lo que éste accedió gustoso. Cuando la película fue mostrada a la audiencia, la ovación fue tremenda. Von Kölliker fue quien propuso en esa ocasión que los rayos X fueran llamados"rayos Roentgen".
En febrero de 1896 Roentgen tomó una radiografía de un brazo fracturado y la mandó al British Medical Journal para probar el extraordinario poder de su hallazgo para el diagnóstico. El trabajo apareció publicado el mismo mes. Al iniciarse en 1901 el galardón de los premios Nobel, Roentgen fue el primero en recibir el premio de Física. El premio se concedió oficialmente «en reconocimiento de los extraordinarios servicios que ha brindado para el descubrimiento de los notables rayos que llevan su nombre». Roentgen donó la recompensa monetaria a su universidad. De la misma forma que Pierre Curie haría varios años más tarde, rechazó registrar cualquier patente relacionada a su descubrimiento por razones éticas. Vivió modestamente, ganándose la vida como profesor de la cátedra de física desde 1900 en la Universidad de Munich
A los cuatro días de haber llegado a Estados Unidos la noticia del descubrimiento de Roentgen, se recurría a los rayos X para localizar una bala en la pierna de un paciente. Constituían un medio maravilloso para la exploración del interior del cuerpo humano. Los rayos X atraviesan fácilmente los tejidos blandos (constituidos principalmente por elementos de peso atómico bajo) y tienden a detenerse ante elementos de un peso atómico más elevado, como son los que constituyen los huesos (compuestos en su mayor parte por fósforo y calcio). Sobre una placa fotográfica colocada detrás del cuerpo, los huesos aparecen de un blanco nebuloso en contraste con las zonas negras donde los rayos X atraviesan con mayor intensidad, por ser mucho menor su absorción por los tejidos blandos. Una bala de plomo aparece de un blanco puro; detiene los rayos X en forma tajante.
Es evidente la utilidad de los rayos X para descubrir fracturas de huesos, articulaciones calcificadas, caries dentarias, objetos extraños en el cuerpo y otros muchos usos. Pero también resulta fácil hacer destacar los tejidos blandos mediante la introducción de la sal insoluble de un elemento pesado, por ejemplo, al tragar sulfato de bario se harán visibles el estómago o los intestinos.
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