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V1 cuerpo humano y mecanica cuantica-1
- 1. Medicina i Física Quàntica Javier Tejada, Dept. Física Fonamental Universitat de Barcelona 30 gener 2014
- 2. Contenidos Contenidos La Mecánica Cuántica El cuerpo humano Relación con la Medicina
- 3. Título La mecánica Big Bang cuántica Radiación electromágnetica y materia
- 4. La mecánica cuántica Industria electrónica Microscopio óptico Espectroscopia molecular Diagnóstico Desintegración radiactiva Industria fotónica THz Gap Visible – Rad UV microondas Rayos-X 10 10 10 10 dc kilo mega giga 0 3 6 9 10 tera 12 Frequency (Hz) 1 THz ~ 1 ps ~ 300 mm ~ 4.1 meV ~ 47.6 oK 10 15 peta 10 18 exa Rayos gamma 10 10 zetta yotta 21 24 Hz
- 6. Título La mecánica cuántica h λ= mv Onda asociada No existencia de trayectoria h −32 λ= ≈ 10 m Mv e h −9 λ= ≈ 10 m = 1nm < λvisible me v Microscopio electrónico Microscopio óptico
- 7. La mecánica cuántica Objeto cuántico Objeto clásico Efecto túnel
- 8. La mecánica cuántica Entrelazado cuántico: superposición de estados clásicos. Efecto túnel
- 9. La mecánica cuántica e The magnetic moment of an atom is due to two contributions: μorbital p 1. The movement of the electrons around the nucleus. The electric charges in movement generate magnetic fields 2. The electrons, like all the elemental particles, present an intrinsic property, called spin, that generates magnetic moment even when they are out of the atoms: e e μ spin S=1/2 S=-1/2 So the atomic magnetic moment is the sum of both contributions: átomo es una brújula μtotal = μorbital + μspin e p
- 10. La mecánica cuántica Brújula electrónica Brújula nuclear
- 11. Título El cuerpo humano El cuerpo humano está hecho de sólidos, líquidos y gases. Nos centraremos en algunos fenómenos cuánticos. En el cuerpo humano continuamente ocurren fenómenos eléctricos y magnéticos. Los fenómenos eléctricos son más energéticos que los fenómenos magnéticos.
- 12. Título El cuerpo humano El Helio es un líquido cuántico no solidifica ni siquiera a T=0, principio de incertidumbre: los átomos no ocupan una sola posición, sinó que están a la vez en las posiciones vecinas. Así que los médicos que trabajan en NMR ven cada día un líquido cuántico.
- 13. Título El cuerpo humano Que son los sólidos? Átomos unidos por fuerzas. La fuerza de unión se mide por la temperatura a la que un a a a a sólido se hace líquido.
- 14. Título El cuerpo humano Electrones en un metal moviéndose aleatoriamente dentro del sólido. Cuando aparece un voltaje en sus extremos hay una fuerza de arrastre: valeat e ≈ 10 m 5 e e varr ≈ 10 m −5 s − e e s + e V
- 15. Título El cuerpo humano Los electrones en su movimiento chocan y pierden energía Resistencia que depende de la T. T ↓⇒ R ↓ Existen metales y oxidos que pueden tener R=0 por debajo de cierta T Superconductividad, formación de parejas. Fenómeno de un anillo SC con un pequeño aislante corriente en ambos sentidos fenómeno de interferencia cuántica, superposición de estados. IMAGEN!!!
- 16. Título El cuerpo humano Los superconductores tienen la propiedad de no dejan penetrar el campo magnético Por los SC se puede hacer pasar mucha corriente y crear 5 grandes campos magnéticos, NMR: H = 10 Gauss Campo magnético terrestre: H = 0.05Gauss
- 17. Cuerpo humano vs memoria magnética HH Los sólidos magnéticos (ferromagnéticos) presentan histéresis cuando son sometidos a un campo magnético externo M Al retirar el campo, estos materiales mantienen cierta magnetización que va decreciendo lentamente con el tiempo MR ~ Memoria Hc tarjeta crédito ~ 5000 Oe Hc Transformador ~ 1 Oe H ¡¡¡Los sólidos magnéticos tienen memoria y la pierden con el tiempo!!! t ~ 109 años: Paleomagnetos t ~ 10 años: Tarjeta de crédito Disco duro HH Hc MR ~ ln t
- 18. Cuerpo humano vs memoria magnética El desarrollo de nuevas tecnologías ha permitido fabricar materiales magnéticos cada vez con menor número de átomos Estas nanopartículas son ampliamente utilizadas para almacenar información magnéticamente. 1μm 1 0 1 1 0 1 0 1
- 19. Cuerpo humano vs memoria magnética El cerebro no puede ser un disco duro magnético M MR ~ Memoria H
- 20. Título El cuerpo humano Sangre: ejemplo de líquido la sangre del feto y de la madre. El valor del momento magnético de la brújula del ión Fe (2+) determina la capacidad de oxigenación (MC) y depende de la posicíon de dicho ión respecto al plano pirrólico. Fe N N Fe N N N N N N
- 21. Título El cuerpo humano Muerte criogénesis hombre congelado leviatan!!!
- 22. Título El cuerpo humano Cerebro como metáfora cuántica Buenos días!! Bilingüismo cuántico Bon dia!!
- 25. Título Relación con la Medicina Investigación en Física Intravascular excitation Acou stic excit ation blood vessel Method: acoustic propagation of acoustic waves through blooddetection vessels Waveguiding effect: studies of acoustic propagation along the vessel Visualización stents Detection: stray acoustic fields: require very sensitive transducers
Notas del editor
- Sólidos magnéticos: Aprovechar las diapositivas de la corriente eléctrica en los átomos y espines brújulas. És la següent la que vols?
- IMAGEN!!! de solido con muelles entre los atomos. IMAGEN!!! de un solido metalico IMAGEN!!! inventada de los electrones de un metal moviendose aleatoriamente dentro del sólido y ver que cuando aparezca un voltaje en sus extremos hay una fuerza de arrastre . Poner numeros tanto a la v aleatoria como a la de arrastre.
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- NMR: imatge amb e saltant d’estat amunt perque entra un fotó Inter-no-se-que de corazon, cerebro, iman nevera, electroimán,
- Hablar de la capacidad de las conexiones neuronales, de los ordenadores y de la memoria y de la pérdida de la misma.
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- El magnetoencefalograma es una técnica no invasiva que registra la actividad funcional cerebral, mediante la captación de campos magnéticos, permitiendo investigar las relaciones entre las estructuras cerebrales y sus funciones. La posibilidad de dichos registros viene determinada por la actividad postsináptica neuronal y por la activación sincrónica de millones de neuronas, lo que genera una actividad cerebral uniforme, diferenciada y localizada, capaz de ser registrada mediante el magnetómetro. El SQUID se usa para medir campos magnéticos extremadamente pequeños; actualmente son los magnetómetros más sensibles conocidos, con niveles de ruido de un mínimo de 3 fT/sqrt(Hz). La magnetoencefalografía (MEG), usa medidas de una batería de SQUIDs para inferir la actividad neuronal en el cerebro. Como los SQUIDs pueden trabajar a mucha mayor velocidad que la tasa de actividad cerebral más rápida de interés, se puede obtener buena resolución temporal por MEG.