Pole magnetyczne Ziemi stanowi naturalną wskazówkę dla wielu gatunków zdolnych do jego wykrywania. Nowe badania sugerują, że niektóre organizmy mogą wykorzystywać mechanizmy magnetyczne niemal na poziomie limitów kwantowych, co może pomóc w projektowaniu bardziej precyzyjnych magnetometrów.

Fizycy z Uniwersytetu Kreteńskiego, Iannis Kominis i Efthimis Gkoudinakis, przeanalizowali trzy znane mechanizmy magnetorecepcji u zwierząt, porównując ich czułość z ograniczeniami fizyki kwantowej. Okazało się, że co najmniej dwa z nich osiągają niemal maksymalną możliwą precyzję detekcji pola magnetycznego.

Magnetorecepcja u zwierząt może działać na kilka sposobów: poprzez komórki bogate w żelazo, reakcje chemiczne w fotoreceptorach oka lub indukcję elektryczną. Badacze porównali te mechanizmy z fizycznym limitem czułości, określanym jako granica rozdzielczości energetycznej (ERL). Ich wyniki sugerują, że mechanizm oparty na parze rodnikowej, stosowany prawdopodobnie przez niektóre ptaki, działa niemal na granicy kwantowej detekcji.

Para rodnikowa odnosi się do układów nieparzystych elektronów, które pod wpływem pola magnetycznego zmieniają swoje właściwości chemiczne, wpływając na procesy biologiczne. Tego rodzaju mechanizm został zaproponowany jako sposób, w jaki ptaki mogą nawigować, wykorzystując światło i pole magnetyczne Ziemi.

W przeciwieństwie do tego, mechanizmy indukcyjne, takie jak reakcje w błonie bębenkowej gołębi, wydają się znacznie mniej precyzyjne. Mechanizm oparty na magnetycie, w którym kryształki żelaza reagują na pole magnetyczne, również wykazuje wysoką czułość, ale nie dorównuje mechanizmowi par rodnikowych.

Odkrycia te mogą otworzyć nowe kierunki badań nad wykrywaniem słabych pól magnetycznych oraz pomóc w opracowywaniu precyzyjniejszych technologii. Wiedza o tym, jak natura wykorzystuje kwantowe właściwości magnetyzmu, może prowadzić do nowych innowacji w dziedzinie sensorów i nawigacji.

Źródło: Science Alert