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Universitat de Barcelona
Cuerpo Humano y Mecánica Cuántica
15 de noviembre del 2011
Javier Tejada, Dept. Física Fonamental
ContenidosContenidos
La Mecánica Cuántica
El cuerpo humano
Relación con la Medicina
TítuloLa mecánica cuántica
Big Bang Radiación electromágnetica y materia
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
TítuloLa mecánica cuántica
Dualidad onda-partícula
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
Efecto túnelEfecto túnel
Objeto clásicoObjeto cuántico
La mecánica cuántica
La mecánica cuántica
Entrelazado cuántico: superposición de estados clásicos. Efecto túnel
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
La mecánica cuántica
Brújula electrónica
Brújula nuclear
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.
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.
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
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−≈
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
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=
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
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
Cuerpo humano vs memoria magnética
MR ~ Memoria
H
M
El cerebro no puede ser un disco duro magnético
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
TítuloEl cuerpo humano
Muerte criogénesis hombre congelado leviatan!!!
TítuloEl cuerpo humano
Cerebro como metáfora cuántica
Bilingüismo cuántico
Buenos días!! Bon dia!!
TítuloRelación con la Medicina
Magnetocardiograma (MCG)
TítuloRelación con la Medicina
Magnetoencefalograma (MEG)
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
