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¿Por qué la cinta adhesiva produce rayos X solo dentro de una cámara casi sin aire?

Categoría: Naturaleza

Si despegas un trozo de cinta adhesiva en una habitación a oscuras, a veces se ve un destello muy débil. En 2008, un equipo de UCLA, la Universidad de California en Los Ángeles repitió la prueba dentro de una cámara casi sin aire y midió algo que nadie esperaba: pulsos de rayos X, tan breves que duran una milmillonésima de segundo. ¿Qué tiene de especial el vacío para que la luz pase de un destello casi invisible a rayos X? Esta página sigue esa pregunta paso a paso.

1. En una cámara casi sin aire, la cinta adhesiva emitió rayos X

Los rayos X son la luz que usan en los hospitales para ver los huesos. Normalmente se producen con aparatos especiales. El equipo de Seth Putterman, en la UCLA, mostró que una cinta adhesiva común puede producirlos si se despega dentro de una cámara de vacío [1].

Este vacío no es el del espacio. La presión dentro de la cámara era de unos 10⁻³ torr, aproximadamente una millonésima de la presión atmosférica (cifra redondeada) [2] [3]. Es decir, casi sin aire, pero no vacío total. Los pulsos de rayos X duraban más o menos una milmillonésima de segundo, y los fotones tenían alrededor de 20 keV de energía [2]. Los investigadores comprobaron además que, cuando hay aire, el efecto desaparece [2].

Para demostrar que eran rayos X de verdad, tomaron una imagen de los huesos de un dedo sobre película de rayos X dental [1]. Más abajo veremos cómo salió la imagen. Antes hay que entender de dónde sale la luz de una cinta.

2. Que la cinta emita luz no era una novedad: se llama triboluminiscencia

Muchos materiales brillan un instante cuando se frotan, se rompen o se despegan. Ese fenómeno se llama triboluminiscencia. En su Novum Organum (1620), Francis Bacon ya contaba que el azúcar duro brilla en la oscuridad cuando se rompe o se raspa [2] [5]. Que la cinta adhesiva despide luz visible al despegarse se sabe desde 1939 [2].

Por eso la novedad de 2008 no fue «la cinta brilla». Fue que, quitando el aire, esa luz llegaba hasta los rayos X.

Un ejemplo conocido son los caramelos con sabor a wintergreen (gaulteria), populares en Estados Unidos. Si los muerdes en la oscuridad, producen destellos azules. La explicación habitual, aquí simplificada, es que el cristal de azúcar se parte y, en las dos caras de la grieta, queda carga eléctrica de signos contrarios. Los electrones saltan de un lado al otro, chocan con el nitrógeno del aire y este emite luz ultravioleta, que no vemos. El aceite de sabor del caramelo absorbe esa luz y la devuelve como luz azul visible [4]. La luz de la cinta se explica de forma parecida: al despegarse, las dos superficies se cargan con signos opuestos y se produce una descarga [2].

En el caramelo, el aire interviene: los electrones tienen que chocar con el nitrógeno. Entonces, ¿qué pasa si el aire desaparece?

3. Por qué hace falta quitar el aire: los electrones aceleran sin chocar

Los autores y los artículos que describen el experimento ofrecen esta explicación [2] [3]. Al despegar la cinta, el lado del adhesivo acrílico queda con carga positiva y el rollo de polietileno con carga negativa. Entre ambos se forma un campo eléctrico muy fuerte y salta una descarga. Si hay poca presión, los electrones de esa descarga se aceleran hasta energías altas y, al chocar contra el lado positivo de la cinta, emiten rayos X [2].

¿Y el aire? Las fuentes dicen que con aire el efecto desaparece, pero no explican con detalle por qué [2]. Una forma sencilla de imaginarlo, que es una comparación nuestra y no una afirmación de los autores, es una pelota que baja rodando por una rampa. Si la rampa está despejada, gana velocidad. Si la rampa está llena de palos, cada golpe la frena y nunca llega rápido al final. Una posible explicación es que, con aire, las colisiones impidan que los electrones alcancen la energía necesaria para producir rayos X, pero las fuentes citadas no detallan el mecanismo. Es solo una imagen: el movimiento real de los electrones es más complicado.

4. La imagen de los huesos del dedo sí se obtuvo, pero con menos calidad que la de un hospital

El equipo de la UCLA mostró una fotografía de los huesos de un dedo, tomada sobre película dental, con los rayos X de la cinta [1]. Los detalles cambian según la fuente: una indica que se pelaba la cinta a 10 cm por segundo y se exponía durante 20 segundos [2], y el artículo de MIT Technology Review menciona una velocidad de 3 cm por segundo [1]. Como no hemos podido comprobar cuál es la condición exacta del experimento original, las damos las dos tal cual.

MIT Technology Review añade dos cosas. Una, que MIT Technology Review describe las imágenes como de menor calidad que las de los rayos X clínicos, y que el propio investigador Carlos Camara reconoce que hay «margen de mejora». Otra, que el equipo quiere construir una fuente de rayos X barata y sencilla para uso clínico, aunque el dispositivo final probablemente no usaría cinta adhesiva [1].

5. Lo que todavía no se entiende bien del fenómeno

La explicación de las cargas, la descarga y los electrones acelerados es una descripción razonable, pero no una teoría completa. Según el resumen técnico de la Sociedad de Tribólogos e Ingenieros de Lubricación (STLE), el proceso todavía no se comprende del todo [2]. El propio Putterman dijo: «Para ser sinceros, no creíamos que pelar cinta generara rayos X» [3].

Esa honestidad es parte de la historia: un fenómeno cotidiano, conocido desde hace casi un siglo, escondía una sorpresa que nadie había medido.

6. Cómo observar la luz de la cinta en casa, sin peligro

Los rayos X del experimento de UCLA se obtuvieron solo dentro de una cámara de vacío y se registraron con instrumentos. MIT Technology Review aclara que pelar cinta en el uso cotidiano, por ejemplo al envolver un regalo, no es motivo de preocupación [1]. No intentes montar una cámara de vacío en casa: los rayos X no son un juego, y no hace falta para observar lo que sí está a tu alcance, que es la luz visible.

Si quieres probar, haz esto con un adulto cerca y sentado en una mesa despejada:

  • Quédate unos cinco minutos en una habitación bien oscura para que tus ojos se acostumbren.
  • Pela despacio trozos de varios tipos de cinta. La luz es muy débil y a veces no se ve; no te desanimes.
  • Anota en tu cuaderno si hubo luz, de qué color era y en qué parte del trozo apareció. Puedes comparar marcas o tipos de cinta.
  • No te levantes en la oscuridad; si necesitas moverte, enciende una linterna. No tires con fuerza para pelar más rápido.

Lo que observes será triboluminiscencia en luz visible, no rayos X. Para seguir investigando, busca las palabras «triboluminiscencia» y «stick-slip» (el movimiento de «se pega y se desliza» con el que se despega una cinta).

Fuentes

  1. MIT Technology Review, «X-rays made with Scotch tape», 23 de octubre de 2008. https://www.technologyreview.com/2008/10/23/217918/x-rays-made-with-scotch-tape/ (Fuente en inglés. Imagen del dedo sobre película dental, 3 cm/s, calidad inferior a la clínica, planes futuros y ausencia de riesgo en el uso cotidiano.)
  2. STLE, Tribology & Lubrication Technology, «X-rays by triboluminescence?», octubre de 2009. https://www.stle.org/files/TLTArchives/2009/10_October/Cutting_Edge.aspx (Fuente en inglés. Bacon 1620, luz de la cinta en 1939, 10⁻³ torr, 20 keV, más de 100 000 fotones por pulso, 10 cm/s y 20 s, mecanismo de carga y aceleración. Es un resumen del artículo de Nature; no pudimos abrir el artículo original, que está tras un acceso de pago.)
  3. Physics World, «Sticky tape generates X-rays». https://physicsworld.com/?p=22188 (Fuente en inglés. Presión de una millonésima de atmósfera, pulsos de una milmillonésima de segundo, carga del adhesivo acrílico y del rollo de polietileno, cita de Putterman. No indica la energía de los fotones.)
  4. Science Line, «Ask Locke: Life Savers», 2008. https://scienceline.org/2008/05/ask-locke-lifesavers/ (Fuente en inglés. Carga en el cristal de azúcar, choque con el nitrógeno, ultravioleta y luz azul del aceite de gaulteria.)
  5. Wikipedia en español, «Triboluminiscencia». https://es.wikipedia.org/wiki/Triboluminiscencia (Fuente en español, enciclopedia colectiva. Mención del azúcar en el Novum Organum de Bacon, 1620. No trata la cinta adhesiva. No encontramos un texto en español de una institución científica que describiera el experimento.)