Les propriétés de spin jouent un rôle clé dans la définition de nombreux concepts fondamentaux et résultats de la physique quantique. La compréhension du spin et de ses propriétés a des implications qui vont au-delà d’une simple compréhension théorique. Il a une application dans la technologie d’imagerie par résonance magnétique (IRM), une technique largement utilisée en médecine aujourd’hui. ☢️
Les propriétés de spin ne se limitent pas à une valeur mathématique ou à un concept théorique. En fait, ces propriétés influencent grandement la façon dont les particules se comportent et interagissent entre elles.
Dans l’atome, c’est l’alignement (ou le désalignement) des spins d’électrons qui affecte de manière significative les propriétés magnétiques de la matière. Les spins parallèles créent un champ magnétique tandis que les spins anti-parallèles annulent le champ magnétique. 👩⚕️
L’IRM en pratique clinique ne s’intéresse qu’au noyau d’hydrogène 1H, le proton, car il est très abondant dans le corps humain. Le noyau d’hydrogène, qui est un proton, a des propriétés magnétiques. Le moment magnétique peut être représenté comme un vecteur tournant sur lui-même : cela caractérise le spin du proton.
Au repos, ces vecteurs rotatifs ont une orientation aléatoire. Le résultat magnétique de l’ensemble est donc nul. Soumis à un champ magnétique intense appelé B0, les spins sont orientés dans l’axe du champ, soit dans la même direction ("parallèle") ou dans la direction opposée ("antiparallèle").
Les autres noyaux du corps humain ont des propriétés magnétiques : 13C, 19F, 31P, 23Na. Compte tenu de leur très faible proportion dans les milieux biologiques par rapport à l’hydrogène et du besoin d’une chaîne de radiofréquences adaptée à leur fréquence de résonance, ils sont principalement étudiés dans le domaine de la recherche.
En résumé, toute charge électrique mobile induit la formation d’un champ magnétique. Le proton hydrogène tourne sur lui-même et induit un champ magnétique autour de lui parce que la charge électrique en elle se déplace. 🔍
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