Põimunud aatomid täiustavad tomograafiatehnikat – füüsikamaailm

Teadlased Kopenhaageni Ülikool Taanis on leidnud viisi, kuidas suurendada tavapärasest magnetinduktsioontomograafiana tuntud tuvastustehnika tundlikkust üle standardse kvantlimiidi. Täiustatud meetod võib leida rakendust bio- ja meditsiinilises sensatsioonis.

Magnetinduktsioontomograafias tekitab voolu juhtiva pooli tekitatud magnetväli analüüsitavas proovis väikseid pöörisvoolusid. Need voolud muudavad omakorda magnetvälja, mis tuvastatakse aatommagnetomeetri kollektiivse spinni (või magnetiseerimise) abil. Tuvastatud välja omadused annavad teavet proovi elektrijuhtivuse ja magnetilise läbilaskvuse kohta.

Seda tehnikat kasutatakse geofüüsikalistes uuringutes, metallobjektide mittepurustavaks testimiseks, samuti meditsiinilises pildistamisel. Kuid selle tundlikkust piirab nn kvantpiir ehk anduri kollektiivse spinni kvantkõikumised (ebakindlus).

"Tõepoolest, kvantmehaanika ja määramatuse põhimõte nõuavad, et pöörlemissuunda ei saa suvalise täpsusega määrata, " selgitab Eugene Polzik, kes juhtis seda uut uuringut. “Jämedalt öeldes anduris, mis sisaldab N aatomi spinnide puhul ei saa kollektiivse spinni suunda määrata nurkkindlusega, mis on parem kui 1/√N, ja seda me nimetame standardseks kvantlimiidiks (SQL).

Ebakindluse vähendamine

Polzik ja tema kolleegid näitasid, et seda ebakindlust saab vähendada, kasutades aatommagnetomeetrit, mis sisaldab aatomeid, mille spinnid on takerdunud, et tekitada niinimetatud spin pigistatav olek. Selle oleku ühe projektsiooni nurkmääramatus jääb alla SQL-i. Teadlased korraldasid magnetinduktsioontomograafia protokolli nii, et kasulik signaal sisalduks projektsioonis täpselt väiksema määramatusega. Selle lähenemisviisi tulemuseks on SQL-i tundlikkus, mis on peaaegu kaks korda suurem kui tavapärastel aatommagnetomeetritel.

"Tavalised magnetinduktsioontomograafia meetodid kasutavad signaali tuvastamiseks mähist, " selgitab Polzik. "Sellistel mähistel on sisemine termiline müra ja ka vastuvõetud keskkonnamüra, mis piirab tundlikkust. Oleme kasutanud spinnidest valmistatud aatomiandurit, mille müra piiravad ainult sisemised kvantkõikumised. See võimaldas meil tundlikkust tavapäraste lähenemisviisidega võrreldes oluliselt parandada.

Aatommagnetomeeter mõõdab südame juhtivust

Teadlaste sõnul kavatsevad nad nüüd kasutada oma meetodit bio- ja meditsiinilises seires ning eriti loodavad seda edasi arendada siseorganite, sealhulgas südame ja isegi aju pildistamiseks.

"Samuti kavatseme jätkata tööd selle kvant-täiustatud magnetinduktsioontomograafia kallal, et veelgi parandada selle tundlikkust ja ruumilist eraldusvõimet," ütleb Polzik. Füüsika maailm.

Uuring on üksikasjalikult kirjeldatud Physical Review Letters.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/entangled-atoms-enhance-tomography-technique/