Page 22 - HANDOUT DIGITAL PENDAHULUAN FISIKA KUANTUM

dipelajari menggunakan MRI karena hidrogen adalah konstituen utama dari cairan tubuh berair
danjaringan lemak: Pikirkan molekul air dan asam lemak yang mengandung hidrogen.

Gambar 2.3 Proton Menyelaraskan Dirinya Sendiri Baik Paralel atau Antiparalel dengan Eksternal Medan
Magnet, B0 dengan Keadaan Paralel Energinya Sedikit lebih Rendah daripada Keadaan
Antiparalel.
Menurut mekanika kuantum, inti hidrogen, sebuah proton, dapat memiliki hanya dua keadaan
spin (orientasi): ½ dan - ½. Karena spin intrinsik proton mengandung momen magnetik dan dua

keadaan yang sesuai untuk masing-masing nilai spin yang memiliki energi yang sama. Namun, ketika
medan magnetik eksternal (luar) diterapkan, beberapa proton ini sejajar (paralel) dengan medan

magnetik, dan lainnya antiparalel dengan medan magnetik tergantung pada status spinnya, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.3. Kedua orientasi ini berhubungan dengan energi yang sedikit berbeda.

Jika dipancarkan gelombang radio pada proton tersebut, dan gelombang radio hanya memiliki
frekuensi yang tepat, proton yang berenergi lebih rendah dapat menyerap foton radiasi dan
membaliknya, misalnya, membalik dari keadaan paralel ke antiparalel. Menurut mekanika kuantum
energi foton sebanding dengan frekuensinya. Dengan kata lain, energi yang dieserap diperlukan untuk

membalik (flipping) dan memberikan informasi mengenai lingkungan proton (jika proton berada
dalam air atau lemak, dll). Dengan menggabungkan informasi ini, kita mendapatkan gambaran

struktural dari sepotong tubuh, seperti organ. Karena perbedaan antara energi dari kedua keadaan spin
itu sangat kecil, dibutuhkan sedikit energi untuk membaliknya, dan karenanya radiasi tersebut
menggunakan teknik MRI berada dalam rentang frekuensi radio, yang radiasinya lebih kecil daripada

sinar-X, dan oleh karena itu tidak berbahaya.

Kuncinya MRI adalah interaksi inti (proton dalam atom hidrogen) dengan medan magnet.

Dengan memvariasikan kekuatan medan magnet dengan lokasi memungkinkan kita untuk
mengkodekan bagian tubuh yang berbeda dengan frekuensi yang berbeda. Melalui pengukuran
frekuensi dengan ketelitian yang cukup, seorang ahli MRI dapat merekonstruksi gambar dua dimensi

(2D) atau tiga dimensi (3D) yang akurat menggambarkan bagian dalam tubuh. Singkatnya, dengan
memvariasikan medan magnet menggunakan teknik canggih ini, bagian tubuh dapat dicitrakan

menjadi berbeda kedalaman pada resolusi tinggi, dan jaringan yang sakit dapat dibedakan dengan
jaringan sehat. Sebagai contoh, Gambar 2.4 menampilkan citra MRI (a) kepala manusia dan (b) serat
saraf (b).

a b

. .

Gambar 2.4 (a) Gambar MRI dari Kepala Manusia dan (b) Rekonstruksi Serat Saraf.

17

HANDOUT DIGITAL MATERI MEKANIKA KUANTUM & ATOM HDROGEN