Согласитесь, наша жизнь не была бы такой комфортной без развития технологий. Они упрощают наш быт, помогают спасать жизни и изучать такие сложные области, как космология, биоинженерия и многие другие. За инновациями стоит кропотливая работа ученых.
Одним из таких открытий является МРТ (магнитно-резонансная томография). Этот вид диагностики работает по принципам квантовой физики. Мы попробовали разобраться в теме и объяснить, как эти законы применимы к реальной жизни.
А при чем тут вообще квантовая физика?
Одно из достижений квантовой физики — открытие сверхпроводников. И это только звучит сложно. Электрический ток — это направленный поток заряженных частиц. Если ток пускают через металл, то эти частицы — электроны. Двигаясь сквозь него, электроны испытывают сопротивление.
Все меняется, если металл охладить. При охлаждении электроны начинают двигаться все медленнее и медленнее, пока их энергия не станет меньше минимальной энергии, которая возникает при их столкновении.
По законам квантовой физики в таком случае электроны будут двигаться внутри металла словно по вакууму, не испытывая никаких препятствий. Соответственно, электрический ток может свободно проходить по металлу.
Именно на этом принципе строится работа МРТ. Аппарат представляет собой 2 бочки. Первая наполнена жидким азотом с температурой -196 градусов Цельсия, вторая, внутри нее — жидким гелием с температурой -269 градусов. Внутри второй бочки расположена металлическая катушка из сверхпроводника, которая играет роль магнита. При такой температуре ток может свободно проходить на большой мощности по катушке и создавать магнитное поле.
Тело человека на 80% состоит из воды, которая, в свою очередь, содержит большое количество водорода. Воздействуя на ядра водорода в теле человека, магнитное поле поворачивает их на 180 градусов и затем обратно. В результате этого переворота ядра водорода излучают слабую радиоволну. Ее мощности достаточно, чтобы антенны внутри аппарата МРТ уловили этот сигнал. Так как от разных органов исходят сигналы разной силы и количества, можно построить 3D-модель органов.
Было интересно? Тогда подписывайтесь, чтобы не пропустить самые интересные новости из мира науки.
МРТ (магнитно-резонансная томография) работает по принципам квантовой физики. Одно из достижений этой науки — открытие сверхпроводников.
Электрический ток — это направленный поток заряженных частиц. Двигаясь сквозь металл, электроны испытывают сопротивление. Металл можно охладить до момента, при которых энергия электронов становится меньше минимальной энергии, которая возникает при их столкновении. В таком случае электроны будут двигаться внутри металла словно по вакууму, не испытывая никаких препятствий, а ток может проходить свободно.
На этом принципе строится работа МРТ. Аппарат представляет собой 2 бочки. Внутри второй расположена металлическая катушка из сверхпроводника, которая играет роль магнита. При низких температурах ток может свободно проходить на большой мощности по катушке и создавать магнитное поле.
Тело человека на 80% состоит из воды, которая содержит большое количество водорода. Воздействуя на ядра водорода, магнитное поле поворачивает их на 180 градусов и обратно. В результате ядра излучают слабую радиоволну. Ее мощности достаточно, чтобы антенны внутри аппарата МРТ уловили этот сигнал.