Фізики виявили унікальну особливість магнітного почуття у тварин

Фізики виявили два типи сенсорів у тварин, які можуть виявляти магнітні поля, близькі до квантової межі. Ця інформація може поліпшити нашу власну конструкцію магнітометричних пристроїв. Дослідження опубліковано в журналі PRX Life 3, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Магніторецепція, тобто відчуття, яке дає змогу живим організмам відчувати магнітне поле, щоб визначати своє місце розташування і напрямок руху, виникла під час 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 перебувають у безпосередній близькості від квантових меж виявлення магнітного поля.

Сьогодні здатність точно оцінити силу магнітного поля вимагає детального і повного розуміння квантової природи електромагнетизму, що не тільки підвищує чутливість, а й дає змогу передбачати фізичні межі будь-якого вимірювання.

Основою для розрахунку сили тяжіння і відштовхування магнітного поля є здатність вимірювати енергію, що міститься в ньому. У міру того, як наша здатність вимірювати магнетизм стає дедалі точнішою, квантова невизначеність дедалі більше бере гору. Посилює проблему 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, що включає оцінку її невизначеності, розмір сприйманої області та час пропускання, протягом якого виконується вимірювання. Кінцевим результатом є одиниця енергії з плином часу, еквівалентна квантовій одиниці, відомій як постійна Планка, що дає змогу інженерам порівнювати наявні технології за рівнем точності, а також оцінювати здатність будь-якої потенційної системи досягати або навіть перевищувати те, що вважається межею.

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

• Індукційні механізми перетворюють енергію магнітного поля на 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 достатньо змінюватиметься, щоб вплинути на характер хімічних реакцій, спричиняючи каскад біологічних ефектів, що визначаються 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, досить великою, щоб її можна було виявити. 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 тільки можуть допомогти у створенні нових магнітометричних пристроїв, а й допомогти краще зрозуміти еволюцію життя на Землі, яке може відчувати магнітне поле.

Як уже писав Фокус, рослини виявилися дуже злими істотами. Дослідники кажуть, що рослини на Землі не еволюціонували, щоб бути добрими одна до одної.

Також Фокус писав про те, що фізики вивчили частинки навколо Сонця і виявили нові таємниці.