Магнитное чутьё на грани фантастики: как животные делают невозможное

Можно ли представить, что кто-то воспринимает магнитное поле почти так же точно, как самые передовые приборы? Оказывается, в мире живой природы такие способности — не фантастика, а реальность.

Навигация по полю Земли: кто и как это делает

Птицы, летучие мыши, рыбы, бабочки и даже микроскопические бактерии — все они способны улавливать магнитное поле Земли и использовать его для ориентации в пространстве. Природа снабдила этих существ разными типами сенсоров, каждый из которых работает по-своему:

• Радикальные пары — реагируют на взаимодействие неспаренных электронов в молекулах;
• Индукционные сенсоры — преобразуют силу магнитного поля в электрический сигнал;
• Магнетит — железосодержащий минерал, чувствительный к смене направления магнитного поля, как крошечный компас внутри организма.

Исследование с квантовым уклоном

Группа ученых из Университета Крита решила выяснить, насколько точно животные могут ощущать магнитное поле. И обнаружила нечто неожиданное: по некоторым показателям их сенсоры приближаются к квантовому пределу чувствительности, то есть работают на грани возможного.

Чтобы это доказать, исследователи пошли не от наблюдений, а от теории — они задали параметры квантового предела (включая объем сенсора, время отклика и уровень неопределенности) и проверили, можно ли вписать в них реальные биосенсоры.

Не все сенсоры одинаково чувствительны

Вывод оказался интригующим. Только два типа сенсоров — те, что работают по принципу радикальных пар и основаны на магнетите — действительно демонстрируют такую экстремальную чувствительность. А вот индукционные механизмы до квантового предела не дотягивают.

"Некоторые рецепторы, чувствительные к магнитному полю, работают почти на границе физически возможного", — отмечают авторы исследования.

Квантовые рецепторы в помощь технике

Ученые считают, что понимание механизмов этих природных сенсоров может вдохновить инженеров на создание миниатюрных и сверхточных магнитных детекторов. То, что миллионы лет оттачивала эволюция, теперь может лечь в основу новых технологических решений.

Уточнения

Ква́нтовая фи́зика - раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения. Основные законы квантовой физики изучаются в рамках квантовой механики и квантовой теории поля, применяются в других разделах физики и других наук.