Физики обнаружили, уникальную особенность магнитного чувства у животных

Физики обнаружили два типа сенсоров у животных, которые могут обнаруживать магнитные поля, близкие к квантовому пределу. Эта информация может улучшить нашу собственную конструкцию магнитометрических устройств. Исследование опубликовано в журнале PRX Life 3, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Магниторецепция, то есть чувство, которое позволяет живым организмам ощущать магнитное поле, чтобы определять свое местоположение и направление движения, возникла в ходе длительной эволюции.

Физики решили узнать, как биологические решения соотносятся с достижениями в технологии магнитометров, оценили предел разрешения энергии трех механизмов магниторецепции, и обнаружили, что по крайней мере два из них находятся в непосредственной близости от квантовых пределов обнаружения магнитного поля.

Сегодня способность точно оценить силу магнитного поля требует детального и полного понимания квантовой природы электромагнетизма, что не только повышает чувствительность, но и позволяет предсказывать физические пределы любого измерения.

Основой для расчета силы притяжения и отталкивания магнитного поля является способность измерять содержащуюся в нем энергию. По мере того, как наша способность измерять магнетизм становится все более точной, квантовая неопределенность все больше берет верх. Усугубляет проблему тенденция систем квантового уровня запутываться со своей средой, еще больше размывая границы энергии, смягченной магнитным полем.

Предел разрешения энергии — это смесь параметров, представляющих свойства квантовой системы в пределах охвата датчика, которая включает оценку ее неопределенности, размер воспринимаемой области и время пропускания, в течение которой выполняется измерение. Конечным результатом является единица энергии с течением времени, эквивалентная квантовой единице, известной как постоянная Планка, которая позволяет инженерам сравнивать существующие технологии по уровню точности, а также оценивать способность любой потенциальной системы достигать или даже превышать то, что считается пределом.

Сейчас ученые считают, что некоторые живые существа обнаруживают магнитное поле Земли с помощью индукционных, радикально-парных и магнетитовых механизмов.

• Индукционные механизмы превращают энергию магнитного поля в электрическую энергию в биологической системе, что в конечном итоге влияет на ее поведение.
• Радикально-парные механизмы включает связь между неспаренными электронами, прикрепленными к разным молекулам. Под действием магнитного поля баланс в этой паре будет достаточно меняться, чтобы повлиять на характер химических реакций, вызывая каскад биологических эффектов, определяемых ориентацией магнитного поля.
• Магниторецепция на основе магнетитовых механизмов – это более простое ощущение магнитного поля. Считается, что крошечные кристаллы соединений на основе железа в клетках живого организма реагируют на магнитные поля с силой, достаточно большой, чтобы ее можно было обнаружить. Таким образом животные могут правильно определять направление движения.

Расчеты физиков показали, что индукционные механизмы не приближаются к квантовому уровню чувствительности. Но радикально-парные механизмы могут приближаться к квантовым пределам, как и наши технологии.

Результаты исследования не только могут помочь в создании новых магнитометрических устройств, но и помочь лучше понять эволюцию жизни на Земле, которая может ощущать магнитное поле.

Как уже писал Фокус, растения оказались очень злыми существами. Исследователи говорят, что растения на Земле не эволюционировали, чтобы быть добрыми друг к другу.

Также Фокус писал о том, что физики изучили частицы вокруг Солнца и обнаружили новые тайны.