Tajemnicze zjawisko mechaniki kwantowej pozwala ptakom widzieć i poruszać się po polach magnetycznych planety

Kategorie: 

Źródło: Pixabay.com

Jedna piąta z 10 tysięcy gatunków ptaków na Ziemi migruje na duże odległości, pokonując pozornie nie do pokonania przeszkody podążając za porami roku.

Naukowcy od dawna spekulują, że niektóre zwierzęta wykorzystują pola magnetyczne do odnajdywania drogi, ale biolodzy nie byli w stanie dowiedzieć się, jak to robią. Na przykład żurawie, latające nad Himalajami, wznoszą się na wysokość ponad 6 tysięcy metrów. Rybitwa popielata podróżuje od bieguna do bieguna w pogoni za niekończącym się latem, pokonując odległość około 64 tysięcy km. Niektóre odpowiedzi na pytanie jak to możliwe, mogą pochodzić z jednej z najbardziej tajemniczych interakcji w fizyce.

 

Splątanie kwantowe dyktuje, że jeśli dwa elektrony zostaną utworzone w tym samym czasie, to ta para zostanie „splątana”, tak że to, co dzieje się z jedną cząsteczką, wpływa na drugą. W przeciwnym razie naruszałoby to podstawowe prawa fizyki. Te dwie cząstki pozostają splątane, nawet jeśli dzielą je ogromne odległości. Tak więc, jeśli jedna cząstka ma rotację w górę, druga musi mieć rotację w dół, ale najbardziej zdumiewającą rzeczą jest to, że żadna z nich nie będzie miała rotacji, dopóki nie zostaną zmierzone. 

 

Oznacza to, że nie tylko nie będzie wiadomo, jaki jest spin elektronu, dopóki go nie zmierzymy, ale że sam akt pomiaru spinu sprawi, że będzie się on obracał w górę lub w dół. Choć trudno jest w to uwierzyć i zrozumieć, splątanie jest dobrze ugruntowaną właściwością mechaniki kwantowej. Niektórzy fizycy sugerują, że ptaki i inne zwierzęta mogą wykorzystać ten efekt, aby zobaczyć i nawigować w polach magnetycznych Ziemi.

 

Proces ten może zachodzić poprzez oddziaływanie świetlne substancji chemicznych w oczach ptaków. Światło wzbudza dwa elektrony na cząsteczce w ptasim oku, zamieniając jeden z nich na drugą cząsteczkę, ale dwa elektrony pozostają splątane nawet po rozdzieleniu. Pole magnetyczne Ziemi zmieniłoby ustawienie spinów elektronów, a tym samym zmieniłoby właściwości chemiczne molekuł. Fizycy podejrzewają, że w wyniku reakcji w oku pozostaną różne stężenia chemikaliów, co może stworzyć obraz pola magnetycznego naszej planety, umożliwiając ptakom nawigację.

 

Teoria ta jest wciąż w powijakach, ale biofizycy już zwrócili uwagę na kilka substancji chemicznych, które mogą pozwolić ptakom wykryć zamieszanie. Jedna z takich substancji chemicznych nazywa się kryptochromem, a jej potencjalne skutki są już badane. Uważa się, że skorelowane pary tworzą się w kryptochromie w obecności niebieskiego światła.

 

Zespół fizyków z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine zbadał również zdolność europejskiego rudzika do wykrywania niewielkich zmian kwantowych poprzez zmianę pola magnetycznego otaczającego ptaka. W sezonie migracji rudzik został umieszczony w klatce, a następnie fizycy odwrócili polaryzację otaczającego go pola magnetycznego. Test wykazał, że zmiany na poziomie jednej tysięcznej siły ziemskiego pola magnetycznego wpłyną na zdolność ptaków do nawigacji.

 

Być może jeszcze bardziej interesujące jest to, że europejskie Robinsony są lepsze w wykrywaniu splątania kwantowego niż fizyczne laboratoria. Grupa fizyków z Uniwersytetu Oksfordzkiego zasugerowała, że ​​splątanie może utrzymywać się w siatkówce ptaka przez 100 mikrosekund, podczas gdy fizycy byli w stanie osiągnąć interakcję tylko przez 80 mikrosekund - pomimo schłodzenia eksperymentów do poziomu nieco powyżej zera absolutnego.

 

Badania mają również znaczenie dla ptaków. Uważa się, że wiele ryb, gadów, owadów, a nawet ssaków używa pól magnetycznych do nawigacji.

Ocena: 

1
Średnio: 1 (1 vote)
loading...

Skomentuj