Квантовые компасы птиц, возможно, сложнее, чем считалось

Чтобы увидеть линии магнитного поля Земли, птицы, по всей видимости, используют квантовое запутывание, протекающее непосредственно в их глазах. Новое исследование, предпринятое Дагомиром Кашликовски из Национального университета Сингапура, предполагает, что этот процесс длится не 100 мкс, а всего лишь 7–8, при этом наличие магнитных «шумов» даже улучшает восприятие сигнала.

Европейская малиновка при посторонних магнитных воздействиях до определённого момента ориентируется по магнитному полю Земли даже лучше, чем без них. (Фото Andrew Parkinson / Corbis.)

Гипотеза «радикальной пары» постулирует, что входящий фотон возбуждает молекулы в сетчатке птиц, заставляя электрон переноситься между двумя близлежащим молекулами и покидать каждую из них с неспаренным спином. Спин такого электрона непосредственно зависит от внешнего магнитного поля, что и обеспечивает пернатым возможность различать его линии.

Согласно предыдущему исследованию, запутывание квантового состояния в глазах птиц искусственно затягивается, что позволяет такому состоянию существовать до 100 мкс, хотя в лаборатории подтвердить это пока не удавалось.

Как отмечает Дагомир Кашликовски, в другой серии опытов, проводившейся сторонними исследователями, выяснилось следующее: искусственное статическое поле полностью сводит на нет способность ряда птиц, в том числе европейской малиновки, к ориентации по линиям магнитного поля Земли. Даже если искусственное поле было всего на треть сильнее или слабее естественного, пернатые теряли свой дар. Наложив такого рода ограничения на время существования «радикальной пары», исследователь пришёл к выводу, что та не может существовать более 7–8 мкс; это совпадает со стационарным временем возбуждения криптохрома — белка, отвечающего за восприятие птицами синей и ультрафиолетовой частей спектра.

Восприятие магнитного поля при изменении уровня шума (справа вверху) в определённой точке возрастает.

Более того, расчёты г-на Кашликовски показали, что способность малиновки к ориентации при наличии посторонних «шумов» в магнитном поле (при их умеренных значениях) может даже возрасти по сравнению с состоянием, когда таких шумов нет. По всей видимости, такая адаптация имеет смысл при полётах в условиях геомагнитных бурь и иных природных явлений, воздействующих на магнитное поле.

Авторы более ранних работ предсказуемо не согласны с этим утверждением, отмечая, что учёный использовал вырванные из контекста результаты различных исследований для обоснования своей точки зрения. В то же время они признают, что квантовые механизмы, применяемые зрением птиц, нуждаются в более тщательном изучении, без которого окончательно решить вопрос об их конкретной реализации не удастся.

Соответствующее исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.