Es mostren els missatges amb l'etiqueta de comentaris física. Mostrar tots els missatges
Mesura del reg sanguini cerebral amb llum làser al costat del pacient
Una innovadora i
prometedora tècnica s’ha usat per monitoritzar el reg sanguini de
pacients amb isquèmia cerebral individualment.
Els
accidents cerebrals vasculars són una de les malalties en el món
industrialitzat que causa més morts cada any, per la qual cosa, les
millores en aquest camp mèdic tenen grans repercussions en la major
part de la societat que coneixem. Un dels principals objectius és la
millora en els tractaments, però també en el diagnòstic dels
pacients amb isquèmia cerebral aguda. El que es vol és saber quina
és l’evolució del pacient després d’un tractament.
 |
| Isquèmia cerebral i evolució amb el temps. En més fosc la zona afectada primer i la en gris més clar la zona que surt afectada amb mort neuronal durant la primera setmana i mes. |
Un
equip internacional d’investigadors guiats per la Universitat de
Pensilvània i pel grup de recerca de Física Òptica Mèdica del
Institut de Ciències Fotòniques (Barcelona) guiats pel Doctor
Turgut Durduran, han presentat una millora en el diagnòstic i en el
seguiment del pacient. Han introduït un aparell al costat del
pacient (que per tant, no se l’ha de moure del llit quan se li
està realitzant qualsevol prova). Aquest aparell té l'avantatge que
no s'ha de moure al pacient i a més, que és barata comparada amb
les altres tècniques amb un objectiu semblant.
El
nou aparell es diu diffuse corelation spectroscopy (DCS, correlació de l’espectroscòpia amb llum difosa). Aquesta
tècnica és no-invasiva (que no introdueix res dins del pacient, ni
se li ha de practicar cap tipus de cirurgia). Només es tracta de
posar un detector a la superfície del crani del pacient. El que fa
aquest detector és mesurar les fluctuacions de llum infraroja que ha
viatjat a través del crani i del cervell i ha tornat a la superfície
(donades per un làser infraroig al costat del detector), tot
comparant la llum que arriba amb la que ha sigut subministrada
iniclament al pacient. Aquestes fluctuacions de llum són degudes al
moviment de glòbuls vermells. Per tant, si es mesura el
moviment dels glòbuls vermells, es pots mesurar el reg sanguini sota
del crani.
 |
| Aparell de mesura amb una font i un detector. En colors el camí que segueixen els fotons (partícules de llum) des de que surten de la font, fins que arriben al detector. Quant més vermell és el color, més probabilitat que el fotó segueixi el camí marcat. |
Aquesta
tècnica és prometedora en la mesura del reg sanguini després
d’intervencions mèdiques guiades, per ajudar a determinar
l’eficàcia de tractament mèdics,... fins i tot per monitoritzar
la circulació en esportistes d’elit (o l’oxigenació de la sang
durant esforç físic), o pel seguiment del creixement de tumors on
es creen noves vies de circulació sanguínia.
L'aparell
és tant útil que fins i tot s'ha desenvolupat una empresa amb
aquesta tecnologia: “Hemophotonics”. Recentment aquesta empresa, tirada endavant amb un emprenedor que era ex-postdoctorant al grup de
Turgut Durduran, va guanyar el premi d'innovació a la conferència
SPIE Photonics Europe de la societat d'òptica SPIE.
 |
| Aparell de DCS desenvolupat per l'empresa "Hemophotonics". |
Links d'interés:
La
font la podeu trobar a:
També
podeu contactar amb l'autor del Blog de Cocociència Jordi Morales
per més informació.
Pot la segona llei de la termodinàmica ser violada?
Els objectes que medeixen pocs nanòmetres, com per exemple petites parts
moleculars de les cèl·lules o alguns aparells manomètrics, estan contínuament exposats
a col·lisions aleatòries degudes a les molècules de l’ambient. En aquest món
fluctuant, les lleis fonamentals de la termodinàmica que governen el món que
nosaltres coneixem s’han de redefinir.
 |
Llum làser i nanopartícula en
el focus del làser. D'aquesta
manera es pot veure com
la partícula és estable en una
posició de l'espai.
|
Un equip de ICFO (Institut de Ciències Fotòniques de Barcelona), el
Swiss Federal Institute of Technology in Zurich i la Universitat de Viena han
trobat que una nanopartícula atrapada amb un làser (amb llum) viola
temporalment la segona llei de la termodinàmica, cosa que és impossible
d’imaginar a l’escala de temps en el que els humans vivim. Aquest article ha estat
publicat a la famosa revista Nature (Nature Nanotechnology).
Experimentalment l’equip d’investigadors han sigut capaços de capturar
nano-esferes (esferes que medeixen uns quants nanòmetres. Recordem que un
nanòmetre és la part resultant al dividir un mil·límetre en un milió de talls!)
i mantenir-les en un lloc estable, a més de poder mesurar la seva posició en 3D
al mateix moment amb una precisió increïble. A la trampa (com ells anomenen el
lloc on es col·loca la nano-esfera) la partícula pot notar fins i tot els xocs
amb les partícules de gas del voltant. Amb gran intel·ligència poden refredar
la molècula utilitzant llum làser i per tant, portar-la a un estat de baixa energia
(estat relaxat). Llavors, desconnecten els làsers i poden observar el moviment
de la partícula fins que torna a recuperar la temperatura de l’ambient (temperatura més alta) gràcies a l’absorció
de l’energia de les partícules de gas. S’esperaria que la partícula absorbís
llum fins a tenir l’energia del sistema, per tant, de passar a un estat estable
d’energia entre la partícula i el sistema.
Han observat que aquestes esferes estudiades individualment a vegades no
segueixen la segona llei de la termodinàmica: la nano-esfera en lloc d’absorbir energia (perquè està inicialment en un estat d’energia inferior a la
del medi) en dóna més al medi i per tant, es relaxa encara més! La teoria que
se’n deriva analitzant els experiments confirma que la segona llei de la
termodinàmica pot no ser vàlida a la nanoescala en partícules individuals. En
tot cas, quan estudien tot el conjunt de les nanopartícules (fent una mitjana
amb totes) sí que troben que la llei es compleix.
En aquest experiment es pot dir que les fluctuacions quàntiques fan que la
teoria macroscòpica (la segona llei de la termodinàmica tal com la coneixem) no
es compleixi quan s’estudien nano-esferes individualment!
Aquest article ens pot fer canviar la visió del que són els efectes
individuals i col·lectius a la nanoescala.
Anirem informant dels seus
progressos!
Font: http://www.nature.com/nnano/journal/v9/n5/abs/nnano.2014.40.html
Etiquetes:
física
El Bosó de Higgs. Per què George Clooney té massa?
La Reial Acadèmia de Ciències de Suècia ha concedit el Premi Nobel de Física 2013 al físic britànic Peter Higgs i al belga François Englert per haver postulat l’existència de la partícula subatòmica coneguda com a Bosó de Higgs.
El reconeixement ha sigut possible després de que el 4 de juliol de 2012, els científics que treballaven en l’accelerador de partícules del CERN, afirmessin el descobriment d’aquest Bosó. Aquesta notícia va ser difosa per tots els diaris i per totes les cadenes de televisió, un gran avenç en la ciència s’havia produït. Però de veritat la societat hem entès què és aquest bosó? Al tractar-se d’un terme rodejat de conceptes i paraules complicades, ho explicarem de manera planera per a que cap persona que llegeixi aquest article es vagi al llit sense saber-ho.
Tot comença després de veure que algunes partícules, com els fotons, no tenen massa. Amb això ens preguntem, per què la majoria de partícules tenen massa i, alhora, existeixen algunes que no en tenen?
Per tal de solucionar aquest enigma, el 1964, el britànic Peter Higgs i altres científics van plantejar l’existència d’un camp que proporciona massa a les partícules, al que van anomenar “Camp de Higgs”. Aquest estava compost per unes partícules minúscules i amb molta massa, anomenades Bosons. El camp ens el podem imaginar com una xarxa, amb el qual les partícules interaccionen més o menys. Així, un fotó no interacciona amb la xarxa (podem imaginar que passa pels forats d’aquesta) i en canvi un protó interacciona amb aquesta (toca la xarxa, alenteix la seva velocitat i converteix l’energia en massa).
Podem posar molts exemples per a explicar millor com funciona aquesta xarxa. Un dels més visuals consisteix a imaginar-nos un carrer que estigui ple de periodistes, una persona normal passaria per aquest carrer sense parar-se, podem dir que aquesta persona és “un fotó”, no interacciona amb el camp creat per periodistes i la seva velocitat és la màxima (velocitat de la llum). Però al cap d’uns minuts, pel mateix carrer passa George Clooney i els periodistes s’agrupen al seu voltant, fent preguntes, demanant autògrafs... En aquest cas la partícula (Clooney) ha interaccionat amb el camp (periodistes) i ha fet que la seva velocitat i part de l’energia que portava es convertís en massa.
Si heu entès aquest exemple, on cada periodista era un bosó i el seu conjunt formava el Camp de Higgs, ja podeu dir que enteneu com funciona la (mal)anomenada “partícula de Deu”. En resum, si us pregunten sobre aquest bosó, podeu respondre que és la partícula que dona massa a totes les altres. I com ho fa? Doncs forma un camp (de Higgs) que està per tot arreu, i que si les partícules interactuen amb ell adquireixen massa, mentre que les que no ho fan, no en tenen.
Més informació:
* Quan es va crear?
Ens hem de remuntar 13 700 milions d’anys enrere fins el Big Bang. Justament després d’una bilionèsima després de l’explosió (0, 000 000 000 000 1 s), es va condensar en l’espai els Bosons de Higgs formant el Camp de Higgs.
* Com es va comprovar la seva existència?
La partícula es va descobrir en el Gran Col·lisionador d’Hadrons, l’accelerador de partícules situat en l’Organització Europea per a la Investigació Nuclear (CERN), situat a Ginebra. En aquest accelerador es recrea el que va ocórrer durant el Big Bang, fan xocar milers de milions de partícules i uns detectors de partícules (ATLES i CMS) segueixen el rastre del bosó.
En l’experiment que va resultar positiu es va col·lidir dos protons i es va produir un bosó de Higgs, un quark t i un antiquark t. El resultat que van veure els investigadors va ser justament aquest:
Hem marcat amb color vermell la prova de l’existència del Bosó de Higgs que van obtenir els investigadors de l’experiment ATLAS de l’accelerador.
Etiquetes:
cientific del mes
,
física
