How big is Comprimento de onda do raio X?

Os raios X são uma forma de luz que os olhos não conseguem ver, com muito mais energia e comprimentos de onda muito mais curtos do que a luz visível. O explorador mostra um raio X com um comprimento de onda de 0,5 nanômetros (500 picômetros), bem dentro da faixa dos raios X. O comprimento de onda é a distância entre uma crista de uma onda e a próxima, e um nanômetro é um bilionésimo de um metro.

Comprimento de onda

A NASA situa os comprimentos de onda dos raios X entre 0,03 e 3 nanômetros. No extremo mais longo, os raios X se aproximam da luz ultravioleta. No extremo mais curto, se aproximam dos raios gama.

Fontes diferentes traçam esses limites de formas diferentes. Em vez disso, outra página da NASA define os raios X pela energia, o que corresponde a comprimentos de onda de cerca de 0,012–12 nanômetros. Os 0,5 nanômetros usados pelo explorador ficam dentro das duas faixas.

Os cientistas costumam descrever os raios X pela energia, e não pelo comprimento de onda, em parte porque esses comprimentos de onda são muito pequenos. A luz viaja em pequenos pacotes de energia chamados fótons. Quanto mais curto o comprimento de onda, mais energia cada fóton carrega. Os raios X conseguem atravessar muitos materiais que absorvem a luz visível.

Comparações de tamanho

Um comprimento de onda de 0,5 nanômetros equivale aproximadamente à largura de um átomo de césio, um dos maiores átomos que existem.
A luz violeta, a luz visível de menor comprimento de onda que os olhos conseguem ver, tem um comprimento de onda de cerca de 400 nanômetros, 800 vezes mais longo.
Cerca de 160.000–200.000 desses comprimentos de onda cobririam a largura de um fio de cabelo humano, que tem 0,08–0,1 milímetros de largura.
Cada fóton desse raio X carrega 1.000 vezes mais energia do que um fóton de luz visível com comprimento de onda de 500 nanômetros.

Como os raios X foram descobertos

Wilhelm Röntgen descobriu os raios X em 1895. Ele estava passando eletricidade por um tubo de vidro com gás rarefeito, que havia coberto. Uma luz fraca apareceu em uma tela sensível à luz próxima, causada por um novo tipo de radiação capaz de atravessar a cobertura. Röntgen recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1901.

Röntgen descobriu que os raios X que atravessavam mãos e braços produziam imagens detalhadas dos ossos internos. Os ossos são densos e absorvem mais raios X do que a pele. Por isso, no filme de raios X, os ossos deixam sombras, enquanto a pele parece quase transparente.

Como os raios X revelam onde estão os átomos

Ondas que passam por aberturas pequenas e próximas entre si formam um padrão chamado padrão de difração. Em 1912, Max von Laue sugeriu que as fileiras regulares de átomos em um cristal fariam o mesmo com os raios X. Experimentos confirmaram sua hipótese e mostraram que os raios X se comportam como ondas. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1914.

William Bragg e seu filho Lawrence então descobriram como o comprimento de onda e o ângulo de um raio X se relacionam com o espaçamento entre as camadas de átomos. Isso tornou possível calcular onde os átomos de um cristal estão. Os Bragg dividiram o Prêmio Nobel de Física de 1915.

Por que os telescópios de raios X ficam no espaço

A atmosfera terrestre absorve os raios X, então os telescópios de raios X precisam operar acima dela. Os raios X não refletem em um espelho atingido de frente, então esses telescópios usam espelhos que os raios X atingem em um ângulo raso. O Observatório de Raios X Chandra, da NASA, detecta comprimentos de onda entre cerca de 0,12 e 12 nanômetros, o que inclui os 0,5 nanômetros do explorador. No espaço, os raios X vêm de objetos com temperaturas de milhões de graus, como os discos de gás ao redor de buracos negros.