Kto by pomyślał - ptaki posługują się fizyką kwantową

Pomyślelibyście, że ptaki są wyposażone w biologiczne mechanizmy opierające się na fizyce kwantowej? Choć brzmi to dość nieprawdopodobnie, to jednak ostatnie doświadczenia pokazują, że można jeszcze dużo nauczyć się o naturze. A o co właściwie chodzi?

Podczas migracji ptaki nawigują, wyczuwając pole magnetyczne Ziemi. Dokładny mechanizm działania tego "biologicznego kompasu" nie jest jasny. Gołębie prawdopodobnie korzystają z magnetytu w swoich dziobach, a inne ptaki - jak rudzik - mogą polegać na wyzwalanych przez światło reakcjach chemicznych, które zależą od orientacji ptaka w stosunku do pola magnetycznego Ziemi. Chodzi o mechanizm powstawania par rodników (RP).

Światło pobudza dwa elektrony w jednej cząsteczce i powoduje przejście jednego z nich do drugiej cząsteczki. Choć te dwa elektrony są od siebie oddzielone, istnieje między nimi więź zwana splątaniem kwantowym. Nie na stałe - elektrony w końcu wracają do stanu spoczynkowego. Zanim to jednak nastąpi, pole magnetyczne może wpływać na ustawienie względem siebie spinów elektronów, co zmienia właściwości chemiczne cząsteczek. Zmiany stężenia substancji chemicznych w różnych częściach oka mogą być wykorzystywane do określenia orientacji ptaka w przestrzeni.

Ujmując to prościej: aktywowany światłem "kompas" w tylnej części oka niektórych ptaków potrafi dłużej utrzymywać subtelne stany kwantowe elektronów niż najlepsze sztuczne systemy. Postanowiono sprawdzić, jak długo utrzymują się stany splątania elektronów. Naukowcy oparli się na wynikach wcześniejszych eksperymentów dotyczących europejskich rudzików, wystawionych na działanie pola magnetycznego o zmiennym kierunku. Okazało się, że pole magnetyczne o natężeniu 15 nanotesli - co stanowi mniej niż jedną tysięczną ziemskiego pola magnetycznego - zakłócało u ptaków poczucie kierunku.

Ale oscylujące pole magnetyczne może zakłócać poczucie kierunku jednie wtedy, gdy elektrony pozostają splątane. Słabsze pole magnetyczne potrzebuje więcej czasu, by zmienić spin elektronu - na tej podstawie obliczono, że stan splątania elektronów u ptaka musi trwać co najmniej 100 mikrosekund. Tymczasem w warunkach laboratoryjnych, w podobnej temperaturze, w klatce z atomów węgla z atomem azotu w środku, podobne stany kwantowe utrzymują się co najwyżej przez 80 sekund. Być może badania ptaków pozwolą rozszerzyć wiedzę o fizyce kwantowej, która już teraz wydaje się totalnym szaleństwem.

Źródło: http://www.newscientist.com/article/mg20927963.000-quantum-states-last-longer-in-birds-eyes.html newscientist.com