Задание 2, страница 214 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Используя текст учебника и информацию из сети Интернет, составьте хронологию исследования ЯМР и создания установок для МРТ.

Решение

Хронология исследования явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и создания на его основе установок для магнитно-резонансной томографии (МРТ) включает в себя следующие ключевые этапы:

1924 г. — Австрийский физик-теоретик Вольфганг Паули выдвигает гипотезу о существовании спина (собственного момента импульса) у атомных ядер для объяснения сверхтонкой структуры атомных спектров. Эта концепция стала теоретической основой ЯМР.

1938 г. — Американский физик Исидор Раби впервые экспериментально демонстрирует и измеряет явление ядерного магнитного резонанса в молекулярных пучках. За это открытие он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1944 году.

1946 г. — Независимо друг от друга американские физики Феликс Блох и Эдвард Парселл открывают ЯМР в конденсированных средах (жидкостях и твердых телах), что сделало возможным его широкое применение. В 1952 году они совместно получили Нобелевскую премию по физике.

1949–1950 гг. — Обнаружен «химический сдвиг» — зависимость резонансной частоты ядер от их локального химического окружения в молекуле. Это открытие превратило ЯМР в мощный инструмент для анализа структуры и состава химических соединений, положив начало ЯМР-спектроскопии.

1971 г. — Американский врач и учёный армянского происхождения Реймонд Дамадьян публикует в журнале Science статью, в которой теоретически обосновывает и экспериментально показывает, что времена релаксации ЯМР в раковых тканях значительно отличаются от здоровых. Он первым предложил использовать ЯМР для диагностики заболеваний, в частности для обнаружения опухолей.

1973 г. — Американский химик Пол Лóтербур публикует методику получения изображений с помощью ЯМР, используя градиенты магнитного поля для пространственной локализации сигнала. Он назвал свой метод «зевматографией» и получил первые двумерные ЯМР-изображения (двух пробирок с водой). Это был решающий шаг к созданию МРТ.

1977 г. — Английский физик Питер Мэнсфилд разрабатывает метод эхо-планарной томографии (EPI), который позволил значительно сократить время получения изображений — с нескольких часов до долей секунды, что открыло дорогу для клинического применения МРТ в реальном времени.

3 июля 1977 г. — Команда под руководством Реймонда Дамадьяна проводит первое в мире сканирование человеческого тела на построенном ими аппарате «Indomitable» («Неукротимый»). Сканирование ассистента Ларри Минкоффа заняло почти 5 часов.

1980-е гг. — Начинается коммерческое производство и широкое внедрение МРТ-сканеров в клиническую практику. Технология быстро совершенствуется: появляются более мощные магниты, улучшаются градиентные катушки и программное обеспечение, что приводит к повышению качества и скорости сканирования.

1990 г. — Японский учёный Сэйдзи Огава открывает BOLD-контраст (Blood-Oxygen-Level Dependent), основанный на различиях магнитных свойств оксигенированного и дезоксигенированного гемоглобина. Это открытие легло в основу функциональной МРТ (фМРТ), позволяющей картировать активные зоны головного мозга.

2003 г. — Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждается Полу Лотербуру и Питеру Мэнсфилду «за их открытия, касающиеся магнитно-резонансной томографии».

Ответ: Выше представлена подробная хронология ключевых событий, от теоретического предсказания явления ЯМР до создания современных МРТ-сканеров и присуждения Нобелевской премии за эти открытия.