How big is Longitud de onda de rayos X?

Los rayos X son una forma de luz que los ojos no pueden ver, con mucha más energía y longitudes de onda mucho más cortas que la luz visible. El explorador muestra un rayo X con una longitud de onda de 0.5 nanómetros (500 picómetros), de lleno en el rango de los rayos X. La longitud de onda es la distancia entre una cresta de una onda y la siguiente, y un nanómetro es una milmillonésima de metro.

Longitud de onda

Según la NASA, las longitudes de onda de los rayos X van de 0.03 a 3 nanómetros. Por el lado de las longitudes de onda largas, los rayos X limitan con la luz ultravioleta. Por el lado de las cortas, limitan con los rayos gamma.

No todas las fuentes ponen estos límites en el mismo lugar. Otra página de la NASA, en cambio, define los rayos X por su energía, lo que equivale a longitudes de onda de unos 0.012–12 nanómetros. Los 0.5 nanómetros del explorador quedan dentro de los dos rangos.

En ciencia, los rayos X suelen describirse por su energía y no por su longitud de onda, en parte porque sus longitudes de onda son muy pequeñas. La luz viaja en diminutos paquetes de energía llamados fotones. Cuanto más corta es la longitud de onda, más energía lleva cada fotón. Los rayos X pueden atravesar muchos materiales que absorben la luz visible.

Comparaciones de tamaño

Una longitud de onda de 0.5 nanómetros equivale aproximadamente al ancho de un átomo de cesio, uno de los átomos más grandes.
La luz violeta, la de longitud de onda más corta que los ojos pueden ver, tiene una longitud de onda de unos 400 nanómetros, 800 veces más larga.
Harían falta unas 160,000–200,000 de estas longitudes de onda para cubrir el grosor de un cabello humano, que es de 0.08–0.1 milímetros.
Cada fotón de este rayo X lleva 1,000 veces la energía de un fotón de luz visible con una longitud de onda de 500 nanómetros.

Cómo se descubrieron los rayos X

Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X en 1895. Estaba haciendo pasar electricidad por un tubo de vidrio con gas enrarecido, que había cubierto. En una pantalla cercana sensible a la luz apareció un brillo tenue, causado por un nuevo tipo de radiación capaz de atravesar la cubierta. Röntgen recibió el Premio Nobel de Física en 1901.

Röntgen comprobó que los rayos X, al atravesar manos y brazos, producían imágenes detalladas de los huesos que hay dentro. Los huesos son densos y absorben más rayos X que la piel. Por eso, en una placa de rayos X, los huesos dejan sombras, mientras que la piel se ve casi transparente.

Cómo muestran los rayos X dónde están los átomos

Las ondas que pasan por aberturas pequeñas y muy juntas forman un dibujo que se llama patrón de difracción. En 1912, Max von Laue propuso que las hileras ordenadas de átomos de un cristal harían lo mismo con los rayos X. Los experimentos le dieron la razón y demostraron que los rayos X se comportan como ondas. Von Laue recibió el Premio Nobel de Física de 1914.

Después, William Bragg y su hijo Lawrence averiguaron cómo se relacionan la longitud de onda y el ángulo de un rayo X con la separación entre las capas de átomos. Eso permitió calcular dónde están los átomos de un cristal. Los Bragg compartieron el Premio Nobel de Física de 1915.

Por qué los telescopios de rayos X están en el espacio

La atmósfera de la Tierra absorbe los rayos X, así que los telescopios de rayos X tienen que funcionar por encima de ella. Los rayos X no rebotan en un espejo si lo golpean de frente, así que estos telescopios usan espejos que los rayos X rozan con un ángulo muy pequeño. El Observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, detecta longitudes de onda de unos 0.12–12 nanómetros, un rango que incluye los 0.5 nanómetros. En el espacio, los rayos X provienen de objetos a millones de grados, como los discos de gas que rodean a los agujeros negros.