W Instytucie Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego został zaprojektowany i zbudowany pierwszy tomograf PET, który działa w oparciu o scyntylatory plastikowe.

Jagielloński PET (J-PET) jest unikalnym w skali świata urządzeniem badawczym pozwalającym nie tylko na obrazowanie metabolizmu wybranych substancji w organizmach żywych, ale także na obrazowanie patologii tkanek in-vivo poprzez pomiar właściwości pozytonium (atomu zbudowanego z elektronu i pozytonu).

Obrazowanie patologii tkanek jest unikalną cechą tomografu J-PET opartą o fakt, że w trakcie diagnozowania PET w tkankach człowieka w przestrzeniach intramolekularnych powstają atomy pozytonium (atomy złożone z elektronu z tkanki oraz pozytonu emitowanego przez znacznik izotopowy).

Zjawisko to, niewykorzystywane dotąd w medycynie, może stworzyć nowe możliwości dla diagnostyki medycznej.

Na przykład, średni czas życia pozytonium wewnątrz tkanek zależy od wielkości wolnych przestrzeni między atomami oraz od koncentracji wolnych rodników w komórkach i może posłużyć jako nowy wskaźnik (bio-marker) do wyznaczania stopnia złośliwości nowotworów in-vivo.

Atom pozytonium, będąc układem elektronu z pozytonem związanym oddziaływaniem elektromagnetycznym, jest jednocześnie atomem i antyatomem. Jako atom zbudowany z elektronu i antyelektronu, w przeciwieństwie do zwykłych atomów, jest symetryczny przy wymianie cząstek na antycząstki.

Dlatego pozytonium stanowi idealny system do badania symetrii między materią a antymaterią w przyrodzie.

W szczególności umożliwia testy niezmienniczości zjawisk fizycznych ze względu na przekształcenia (symetrie) dyskretne takie jak: zamiana cząstek na antycząstki (C), odwrócenie kierunku upływu czasu (T), odbicie przestrzenne (P) i kombinacje tych symetrii jak na przykład CP czy CPT. Testy symetrii dyskretnych dotykają fundamentalnych pytań takich jak:

Dlaczego istnieją gwiazdy? Dlaczego istniejemy? Dlaczego Wszechświat istnieje? Czy istnieją jeszcze inne, nieznane nam, cząstki i siły odpowiedzialne za przetrwanie materii do naszych czasów?

Przetrwanie materii we Wszechświecie pozostaje niewyjaśnioną zagadką, biorąc pod uwagę zdecydowanie zbyt małą zmierzoną asymetrię między materią a antymaterią, jak dotąd zaobserwowaną tylko w procesach słabego oddziaływania. Do tej pory nie zaobserwowano żadnych oznak podobnych asymetrii w oddziaływaniach grawitacyjnych, elektromagnetycznych i silnych.

Na wykładzie omówiona zostanie zasada działania tomografu J-PET oraz możliwe jego zastosowania do badania metabolizmu w całym ciele człowieka jednocześnie. Omówione zostaną także: zasada obrazowania pozytonium, zasada testowania symetrii dyskretnych tomografem J-PET, jak również zasada pomiaru polaryzacji i splątania kwantowego fotonów powstających w wyniku anihilacji pozytonium.

J-PET jako tomograf zbudowany z detektorów plastikowych, jest obecnie unikalnym urządzeniem pozwalającym na badanie splatania kwantowego fotonów powstających na skutek anihilacji pozytonium. Przedstawione zostaną także pierwsze obrazy pozytonium oraz wyniki testów zachowania symetrii dyskretnych w rozpadach atomów pozytonium uzyskane tomografem J-PET

Są to jak dotąd najbardziej precyzyjne na świecie testy w układach leptonów naładowanych elektrycznie.

Technologia J-PET umożliwia zbudowanie tomografu PET na całe ciało człowieka. Dostęp do takiego urządzenia otworzyłby nowe możliwości badań w medycynie, w tym np.

• badań farmakokinetyki nowych związków czy wiązania leków na poziomie tkankowym w układzie in vivo,
• wykrywania stopnia złośliwości nowotworów in-vivo;
• badania nad chorobami metabolicznymi i przewlekłymi na poziomie komórkowym i tkankowym.

Na wykładzie omówiona zostaną perspektywy budowy w Polsce tomografu PET na całe ciało człowieka.