V1 cuerpo humano y mecanica cuantica-1
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Universitat de Barcelona
Medicina i Física Quàntica
30 gener 2014
Javier Tejada, Dept. Física Fonamental
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ContenidosContenidos
La Mecánica Cuántica
El cuerpo humano
Relación con la Medicina
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TítuloLa mecánica cuántica
Big Bang Radiación electromágnetica y materia
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103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024100
microondasVisible – Rad UV
kilo mega giga tera peta exa zetta yotta
Rayos-X Rayos gamma
THz Gap
Industria electrónica DiagnósticoDesintegración radiactivaIndustria fotónica
Hz
Frequency (Hz)
dc
1 THz ~ 1 ps ~ 300 mm ~ 4.1 meV ~ 47.6 oK
La mecánica cuántica
Microscopio ópticoEspectroscopia molecular
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TítuloLa mecánica cuántica
Dualidad onda-partícula
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TítuloLa mecánica cuántica
Onda asociada
No existencia de trayectoria
Microscopio electrónico Microscopio óptico
mv
h=λ
e
mMv
h 3210−≈=λ
visiblee
nmmvm
h λλ <=≈= − 110 9
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Efecto túnelEfecto túnel
Objeto clásicoObjeto cuántico
La mecánica cuántica
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La mecánica cuántica
Entrelazado cuántico: superposición de estados clásicos. Efecto túnel
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eThe magnetic moment of an atom is due to two contributions:
1. The movement of the electrons around the nucleus. The electric charges in movement generate magnetic fields
p
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
S=1/2 S=-1/2μspin
So the atomic magnetic moment is the sum of both contributions: átomo es una brújula
e
pμtotal = μorbital + μspin
μorbital
e
La mecánica cuántica
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La mecánica cuántica
Brújula electrónica
Brújula nuclear
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TítuloEl 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.
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TítuloEl 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.
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TítuloEl cuerpo humano
Que son los sólidos? Átomos unidos
por fuerzas. La fuerza de unión se
mide por la temperatura a la que un
sólido se hace líquido.
a a
a a
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TítuloEl cuerpo humano
Electrones en un metal moviéndose aleatoriamente dentro del sólido.
Cuando aparece un voltaje en sus extremos hay una fuerza de arrastre:
ee
e
ee
e− +
V
smvaleat
510≈ smvarr
510−≈
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TítuloEl cuerpo humano
Los electrones en su movimiento chocan y pierden
energía Resistencia que depende de la T.
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!!!
↓↓⇒ RT
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TítuloEl 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
grandes campos magnéticos, NMR:
Campo magnético terrestre:
GaussH 510=
GaussH 05.0=
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Los sólidos magnéticos (ferromagnéticos) presentan histéresis cuando son sometidos a un
campo magnético externo
MR ~ Memoria
H
M
H
H
H
H
¡¡¡Los sólidos magnéticos tienen memoria y la pierden
con el tiempo!!!
MR ~ ln t
Al retirar el campo, estos materiales mantienen cierta
magnetización que va decreciendo lentamente con el
tiempo
t ~ 109 años: Paleomagnetos t ~ 10 años: Tarjeta de crédito
Disco duro
Hc tarjeta crédito ~ 5000 Oe Hc Transformador ~ 1 Oe
Hc
Cuerpo humano vs memoria magnética
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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.
1 0 1 1 0 1 0 1
1μm
Cuerpo humano vs memoria magnética
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Cuerpo humano vs memoria magnética
MR ~ Memoria
H
M
El cerebro no puede ser un disco duro magnético
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TítuloEl 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.
N
NN
N N NN N
Fe
Fe
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TítuloEl cuerpo humano
Muerte criogénesis hombre congelado leviatan!!!
![Page 22: V1 cuerpo humano y mecanica cuantica-1](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020207/55965be61a28abe55f8b487f/html5/thumbnails/22.jpg)
TítuloEl cuerpo humano
Cerebro como metáfora cuántica
Bilingüismo cuántico
Buenos días!! Bon dia!!
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TítuloRelación con la Medicina
Magnetocardiograma (MCG)
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TítuloRelación con la Medicina
Magnetoencefalograma (MEG)
![Page 25: V1 cuerpo humano y mecanica cuantica-1](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020207/55965be61a28abe55f8b487f/html5/thumbnails/25.jpg)
TítuloRelación con la Medicina
Investigación en Física
Visualización stents
Intravascular excitation
Method: propagation of acoustic waves through blood vessels
Waveguiding effect: studies of acoustic propagation along the vessel
Detection: stray acoustic fields: require very sensitive transducers
Acousticexcitation
blood vessel
acoustic detection
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