Il giusto posto dei raggi X
Malgrado io sia un radiologo, mi pongo da tempo una dmanda cui ho dato varie risposte studiando, ma nessuna mi soddisfa. Nello spettro delle radiazioni elettromagnetiche queste vengono collocate in base alla loro frequenza ed energia. So bene che tale spettro è artificioso, tuttavia vi si identifica una finestra radio, una finestra ottica e una finestra di radiazioni ionizzanti. Se l'energia è identificata dalla formula hn, che differenza c'è fra questa energia e quella che otteniamo nella produzione di raggi X con acceleratore di elettroni per frenamento? In altre parole, quando diciamo "raggi X da 10 MeV" dove li potremmo collocare nello spettro? Cosa accade alla frequenza? Perché rimangono ionizzanti? Dovremmo trattare tali radiazioni come fotoni o possiamo continuare a trattarli come onde, sia in senso fisico che in rapporto agli effetti biologici? Spero di aver posto un quesito chiaro, perché ho la vaga idea che sia un falso problema.
29 ottobre 2007
È vero, la suddivisione dello spettro elettromagnetico in bande è qualcosa di relativamente arbitrario.
Si chiamano raggi X le onde elettromagnetiche che hanno lunghezza d’onda da 10 a 0,01 nanometri, che corrispondono rispettivamente a frequenze di 30.000.000 GHz e 30.000.000.000 GHz.
La frequenza a sua volta è legata all’energia trasportata dall’onda, secondo la formula E=hn (dove n è la frequenza e h è la costante di Planck). L’identificazione del raggio X con una espressione della sua energia, misurata in MeV (megaelettronvolt) deriva principalmente dalle usanze della fisica nucleare, dato che la massa delle particelle viene espressa in questa unità per via dell’equazione E=mc2.
Si potrebbe ugualmente esprimere l’energia di un raggio X in Joule, l’unità prevista dal Sistema Internazionale: l’equivalenza vuole che 1 MeV sia pari a 1,602176×10-13 J.
Si tratta dunque di scegliere quali unità di misura utilizzare, e questo varia un po’ a seconda del settore in cui si opera: gli astronomi prediligono le lunghezze d’onda (ma i radioastronomi spesso preferiscono le frequenze) e per le alte energie spesso si sfrutta l’equivalenza con l’energia e ci si esprime in elettronvolt.
In relazione al dualismo onda-particella, qualsiasi onda elettromagnetica possiede questo “duplice volto”, e manifesta comportamenti corpuscolari e ondulatori. Il fatto che una radiazione sia ionizzante dipende dalla sua energia e dalla materia con cui interagisce: se essa è in grado di fornire una specifica energia agli elettroni, presenti in quegli atomi/molecole, li libera dall’atomo (che risulta ionizzato).
Simona Righini
Stazione Radioastronomica INAF di Medicina (BO)
Keywords:
elettromagnetismo,
fisica medica
