Role fermionů a bosonů v magnetické rezonanci

Filip ADAMEC

Bachelor's thesis

The role of fermions and bosons in magnetic resonance imaging

Abstract:

Abstrakt V současné době existují pouze dílčí teorie popisující roli a aplikaci fermionů a bosonů v magnetické rezonanci, ale neexistují žádné teorie interdisciplinární. Domnívám se, že spojením různorodých disciplín (fyziky, matematiky a medicínské podstaty MR) může vzniknout interdisciplinární teorie, jež může být také použita jako materiál k prohloubení znalostí budoucích či již aktivních radiologických asistentů v oblasti radiologické fyziky a magnetické rezonance. Pro tuto bakalářskou práci byly stanoveny a splněny následující cíle: Globální cíl: Interdisciplinární komunikací vytvořit odborný popis role fermionů a bosonů v magnetické rezonanci. Dílčí cíle: C1: Data processing - fyzika elementárních částic C2: Data processing - klasická podoba teorie elektromagnetického pole C3: Data processing - struktura magnetické rezonance C4: Data processing - kvantová mechanika protonů Vzhledem k cílům bakalářské práce byly vytvořeny byly vytvořeny tyto hypotézy: H1: Komparací struktury MR a klasické podoby elektromagnetického pole lze vytvořit klasickou dimenzi fyzikální podstaty MR. H2: Komparací struktury MR a kvantové mechaniky protonů lze vytvořit kvantovou dimenzi fyzikální podstaty MR. H3: Komparací struktury MR a kvantové dimenze fyzikální podstaty MR se standardním modelem elementárních částic a jejich interakcí lze popsat role fermionů a bosonů v rámci popisu fyzikální podstaty MR. V úvodu teoretické části práce jsem se zabýval elementárními částicemi, jejich fyzikou a vzájemnými interakcemi. Dále byly tyto částice rozděleny na fermiony a bosony, které byly podrobněji popsány. Další část teorie jsem zasvětil klasické podobě elektromagnetického pole, kde jsem rozebíral především Maxwellovy rovnice. Následující část byla věnována kvantové mechanice částic a v závěru teoretické části jsem se soustředil na medicinskou část magnetické rezonance. V praktické části jsou navzájem komparovány poznatky nabyté v teoretické části této práce. Výsledky byly rozděleny do dvou oddílů, podle stanovených hypotéz. Výsledky této bakalářské práce poukazují na základě ověřených a přijatých hypotéz na poměrně zásadní roli fermionů (elektronů, protonů) a bosonů (fotonů, Cooperových párů

Abstract:

Abstract Currently, there are only partial theories describing the role and application of fermions and bosons in magnetic resonance imaging, but there are no interdisciplinary theories. I believe, that by combining diverse disciplines (physics, mathematics and the medical nature of MR), an interdisciplinary theory may emerge, that can also be used as a material to deepen the knowledge of future or already active radiologists in radiological physics and magnetic resonance imaging. The following objectives have been set for this Bachelor thesis: Global target: Creation of an expert description of the role of fermions and bosons in magnetic resonance imaging using interdisciplinary communication. Sub-objectives: C1: Data processing - physics of elementary particles C2: Data processing - classical form of electromagnetic field theory C3: Data processing - structure of magnetic resonance imaging C4: Data processing - quantum mechanics of protons Due to the goals of this bachelor thesis, the following hypotheses were made: H1: The classical dimension of the physical nature of MR can be created by comparison of the structure of magnetic resonance and the classical form of electromagnetic field H2: The quantum dimension of the physical nature of MR can be created by comparison of the structure of magnetic resonance and the quantum mechanics of protons H3: The role of fermions and bosons in the description of the physical nature of magnetic resonance can be described by the comparative structure of magnetic resonance and the quantum dimension of the physical substance of magnetic with the standard model of elementary particles and their interactions In the introduction to the theoretical part of the work, I dealt with elementary particles, their physics and mutual interactions. Furthermore, these particles were divided into fermions and bosons, which were described in more detail. I devoted another part of the theory to the classical form of the electromagnetic field, where I discussed mainly Maxwell's equations. The next part was devoted to quantum mechanics of particles and at the end of the theoretical part I focused on the medical part of magnetic resonance. The practical part compares the knowledge gained in the theoretical part of this work. The results were divided into two sections, according to established hypotheses. The results of this bachelor thesis point to the relatively crucial role of fermions and bosons in magnetic resonance imaging, thus confirming all three established hypotheses. The results of this bachelor thesis point out the relatively crucial role of fermions (electrons, protons) and bosons (photons, Cooper pairs) based on verified and accepted hypotheses.

Keywords

fermiony, bosony, magnetická rezonance, interdisciplinární teorie, protony, elektromagnetické pole, kvantová mechanika, elementární částice

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Přemysl Záškodný, CSc.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Health and Social Sciences

Bachelor programme / field:
Specialization in Health Service / Radiological Assistant