La incógnita.

Ayer Google nos regalaba otro de sus logos personalizados, esta vez dedicado a los rayos X en el aniversario de su descubrimiento por el físico Wilhelm Conrad Röntgen . Esta tecnología ya mejorada y superada en casi todos los hospitales del mundo y usada en industria, laboratorios y escuelas de arte se ha convertido en algo común. Como la televisión o el teléfono. Como lo vemos como algo normal apenas despierta nuestra curiosidad y casi nadie a nuestro alrededor sabría explicarnos como funcionan o qué son esos rayos misteriosos.

Los rayos X son radiación electromagnética, como la luz visible o los rayos infrarrojos de nuestros mandos a distancia. La diferencia entre las distintas radiaciones es su longitud de onda. Cada radiación se puede definir como una onda, llamamos longitud de onda a la distancia entre dos "picos".

A representa la longitud de onda.

En el caso que nos ocupa esa longitud varía alrededor de los 10^-10 m, una medida que llamamos Angstrom y representamos con el símbolo Å en honor del físico sueco Anders Jonas Ångström.
Es una medida muy pequeña. Equivalente al tamaño de una molécula de agua. También podríamos escribirla así 0,00000000001 m.

Para generar esta radiación es necesaria una "bombilla" especial, como toda bombilla tiene un ánodo y un cátodo cargados positivamente (ánodo) y negativamente (cátodo). También nuestra bombilla posee un filamento de tungsteno (también conocido como Wolframio).
Pero a diferencia de las bombillas convencionales (incandescentes) el ánodo y el cátodo no están unidos por el filamento de tungsteno.
En el caso de un tubo de rayos X el filamento está unido sólo al cátodo.
Entre el cátodo y el ánodo hay vacío.
Además el ánodo tiene una plancha de metal puro, cobre o molibdeno.

Esquema de una lámpara de rayos X.

Cuando el cátodo se satura de electrones (partículas de carga negativa), como no hay unión entre este y el ánodo estos electrones "saltan" para llegar a la zona positiva y restaurar el equilibrio. De esta forma golpean el cobre y en ese proceso liberan energía en forma de rayos X. Nuestra bombilla no da luz visible sino que brilla con una radiación especial, los rayos X.
Si queréis saber más, seguid leyendo y nos haremos mucho más pequeños para ver que ocurre dentro de ese blanco de cobre bombardeado por los electrones.

Toda materia está compuesta por átomos que son como sistemas solares en miniatura, donde el núcleo sería el Sol y los planetas los electrones que giran en torno a este.
Este sistema planetario sigue dos reglas:

LA PRIMERA REGLA: Cuanta más energía tiene un electrón más lejos está del núcleo y esta energía no puede ser medida en decimales, o estas en la órbita 1 o en la 2, no puedes colocarte en la 2,5.

LA SEGUNDA REGLA: No puede haber huecos, si tenemos tres órbitas estas serán consecutivas partiendo de la uno, la más cercana, en adelante. Luego serían la 1, 2 y 3 respectivamente. No podemos tener 1, 2 y 4 ocupadas y la 3 libre.

Si tenemos esto claro bajaremos al ánodo y seguiremos a los electrones mientras chocan contra esa plancha de cobre.
El cobre, como toda materia está compuesta por átomos con sus núcleos y electrones orbitando ordenados a su alrededor. Pero cuando encendemos la bombilla empiezan a "caer" sobre nuestro átomo los electrones que lanzamos desde el cátodo, muchos pasan de largo o "rebotan" pero algunos chocan con los electrones del cobre y los sacan de sus órbitas. Entonces ocurre que esa órbita queda vacía e incumplimos la SEGUNDA REGLA. Para restaurar el orden lo que ocurre es que un electrón de una órbita superior debe "bajar" para ocupar ese hueco. Para ello pierde energía porque ocupaba un lugar más lejano y por lo tanto con mayor energía, pasará por ejemplo de la órbita 2 a la 1.

¿Qué ocurre en el átomo.?

¿Que pasa con esa energía que pierde? Como pasa de una órbita mayor a una inferior esa energía se convierte en calor y una parte en radiación electromagnética. Esa energía no es una incógnita, son los rayos X que emite nuestra bombilla.

Un saludo.