RMN - IRM Eintein
DIVERS
+ DE 2 ANS
Le 19/08/2005 à 11h08
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Question d'origine :
Bonjour,
Quel rapport y a-t-il entre le temps qui essentiellement passe et la Résonnace Magnétique Nucléaire de l' imagerie médicale qui permet de diagnostiquer un désordre de cellules (d'ailleurs plutôt les molles ou seulement les molles?) du corps ?
Au cours d'une émission de télé "la 5" consacrée à la vie d' Albert Einstein, quatre spécialistes on décrit très brièvement ses théories : matière équivalente à energie, temps plus court lorsqu'on se déplace... Ils ont dit que les succès applicatifs étaient par exemple l' IRM par la RMN (qui visiblement n'a qu'un usage positif ou bien ca sert aussi aux militaires?)
Merci beaucoup !
Réponse du Guichet
anonyme
- Département : Équipe du Guichet du Savoir
Le 19/08/2005 à 13h13
Il nous semble difficile, et périlleux de retracer ici l'intégralité des théories d'Einstein, de même qu'il serait vain d'essayer d'en isoler un "morceau" pour tenter d'en dégager des applications pratiques, de la même façon que cela peut l'être dans le cadre d'une émission télévisée. Car outre ces théories, il faudrait retracer l'intégralité de l'histoire de la physique depuis Galilée et Newton en passant par Maxwell, Lorentz, Planck et Poincaré... En schématisant de façon très grossière, la révolution qu'Einstein introduit en 1905 dans la physique, c'est le fait de ne plus considérer le temps et l'espace comme des valeurs absolues mais comme deux concepts relatifs, c'est-à-dire liés, dont les valeurs dépendent du système spatio-temporel de référence de l'observateur (considéré comme intertiel dans un premier temps, d'où le nom de relativité restreinte) :
La relativité restreinte retrouve les formules de transformations de coordonnées que Lorentz avait proposées, avec cependant beaucoup moins d'hypothèses que lui. Toutefois, la première grande différence est que, pour Einstein, le temps "local" t' de Lorentz n'a rien de mystérieux. Il s'agit tout simplement du temps pour l'observateur attaché au système de coordonnées (x',t'), système tout aussi valable que celui par rapport auquel il est mobile, le système (x,t). Aucun de ces deux temps n'est plus "local" ou moins réel que l'autre. Par ailleurs, les démonstrations d'Einstein ne font aucunement appel à des effets électromagnétiques ad hoc, et même si de ces formules ressortent toujours les phénomènes de "contraction des longueurs" et de "dilatation temporelle", ils ne sont plus interprétés comme des "effets physiques" et plutôt comme des "illusions d'optique", les durées et longueurs n'étant "proprement mesurées" que dans un référentiel immobile par rapport au système considéré (cette remarque sera justifiée plus tard grâce à la notion de "temps propre" introduite par Minkowski). Ainsi, il est assez facile de montrer que si, dans un système de coordonnées, un objet mesure une longueur "l", dans un système de coordonnées en mouvement à la vitesse "v" par rapport au premier, le même objet ne semblera pas mesurer la même longueur : l'objet mobile paraîtra contracté, dans la direction de son mouvement, d'un facteur . Et similairement, le temps selon Einstein n'étant plus un absolu, on peut montrer que la durée séparant deux événements ayant lieu au même endroit n'est plus une grandeur absolue et depend du système de coordonnées dans lequel on la calcule/mesure. Si la durée est "T" dans le système par rapport auquel le lieu est fixe, alors dans le système en mouvement par rapport au premier, la durée mesurée sera supérieure à "T", le facteur de dilatation étant .
Si on y remplace m par la masse des positron et électron, l'énergie lumineuse totale E doit être de 1022 keV. Or, on ne peut avoir un seul photon (ou particule de lumière) de 1022 keV qui parte dans une direction, car il n'y aurait alors pas conservation de la quantité de mouvement ; elle serait plus importante après qu'avant l'annihilation (elle est négligeable à ce moment-là). La nature décide donc de produire deux photons d’annihilation de 511 keV chacun émis dans des directions diamétralement opposées de sorte que la quantité de mouvement de l'un annule presque celle de l'autre afin que cette quantité soit globalement conservée. (Un photon d’annihilation est une particule de lumière de très haute énergie qui peut passer au travers de la matière et donc être détectée extérieurement.) C'est cette symétrie qui permet de produire une image précise du fonctionnement d'un organe grâce à un traceur radioactif.
Les images sont produites comme suit : l'un des détecteurs placés en couronne autour du corps détecte ce qui peut très bien être un rayon d’annihilation de 511 keV. Si un autre détecteur fait une observation semblable à l’intérieur d’un très court intervalle de temps (de l'ordre de la nanoseconde, soit un milliardième de seconde), alors l'ordinateur branché à la couronne de détecteurs enregistre l'information selon laquelle il y a eu une annihilation positron-électron le long de la ligne qui relie ces deux détecteurs. Après avoir accumulé un nombre suffisant de ces évévements, la quantité d'informations de ce type est suffisante pour pouvoir être traitée et servir à produire une image de l'organe sous étude avec des zones dont la couleur indique le taux d'annihilations positron-électron, lequel correspond au niveau d'activité.
Source et pour en savoir plus :
* l'excellent dossier de Futura Sciences : Relativité restreinte et naissance de l'espace-temps, réalisé par Loïc Villain, physicien chercheur.
* L'anti-matière et l'équation E=mc² au service de l'imagerie médicale, L'Attracteur, n°4, hiver 1997, revue de physique de l'Université de Sherbrooke, Canada.
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