Фізики виявили унікальну рису магнітного чуття у тварин.

Фізики виявили два типи сенсорів у тварин, які здатні виявляти магнітні поля, близькі до квантового порогу. Ця інформація може покращити нашу власну конструкцію магнітометричних пристроїв. Дослідження опубліковане в журналі PRX Life 3, повідомляє ScienceAlert.

Магніторецепція, тобто відчуття, яке дозволяє живим організмам сприймати магнітне поле, щоб визначити своє місцезнаходження та напрямок руху, виникла в результаті тривалої еволюції.

Фізики вирішили дізнатися, як біологічні рішення співвідносяться з досягненнями в технології магнітометрів, оцінили межу роздільної здатності енергії трьох механізмів магніторецепції і виявили, що принаймні два з них знаходяться в безпосередній близькості від квантових меж виявлення магнітного поля.

Сьогодні здатність точно оцінити силу магнітного поля вимагає детального та повного розуміння квантової природи електромагнетизму, що не лише підвищує чутливість, але й дозволяє передбачати фізичні межі будь-якого вимірювання.

Основою для розрахунку сили притягування та відштовхування магнітного поля є здатність вимірювати енергію, що міститься в ньому. Оскільки наша здатність вимірювати магнетизм стає все більш точною, квантова невизначеність все більше бере верх. Ускладнює ситуацію тенденція систем квантового рівня заплутуватися зі своїм середовищем, ще більше розмиваючи межі енергії, пом’якшеної магнітним полем.

Межа роздільної здатності енергії — це суміш параметрів, що представляють властивості квантової системи в межах охоплення датчика, яка включає оцінку її невизначеності, розмір сприйманої області та час пропускання, протягом якого виконується вимірювання. Остаточним результатом є одиниця енергії з плином часу, еквівалентна квантовій одиниці, відомій як постійна Планка, що дозволяє інженерам порівнювати існуючі технології за рівнем точності, а також оцінювати здатність будь-якої потенційної системи досягати або навіть перевищувати те, що вважається межею.

Зараз вчені вважають, що деякі живі істоти виявляють магнітне поле Землі за допомогою індукційних, радикально-парних і магнетитових механізмів.

• Індукційні механізми перетворюють енергію магнітного поля в електричну енергію в біологічній системі, що в кінцевому підсумку впливає на її поведінку.
• Радикально-парні механізми включають зв'язок між неспареними електронами, прикріпленими до різних молекул. Під дією магнітного поля баланс у цій парі буде достатньо змінюватися, щоб вплинути на характер хімічних реакцій, викликаючи каскад біологічних ефектів, визначених орієнтацією магнітного поля.
• Магніторецепція на основі магнетитових механізмів – це більш просте відчуття магнітного поля. Вважається, що крихітні кристали сполук на основі заліза в клітинах живого організму реагують на магнітні поля з силою, достатньою для виявлення. Таким чином, тварини можуть правильно визначати напрямок руху.

Розрахунки фізиків показали, що індукційні механізми не наближаються до квантового рівня чутливості. Але радикально-парні механізми можуть наближатися до квантових меж, як і наші технології.

Результати дослідження не лише можуть допомогти у створенні нових магнітометричних пристроїв, але й сприяти кращому розумінню еволюції життя на Землі, яке може відчувати магнітне поле.