Hunter
Kvantumszemekkel látnak a madarak?
Egy kvantum trükk húzódhat meg a madarak azon képessége mögött, mellyel képesek a Föld mágneses mezővonalai segítségével navigálni.
Számos kutató állítja, hogy a madarak retinájuk fényérzékeny fehérjéin keresztül "látják" a mágneses mezőt. Az elmélet szerint, amikor egy foton eltalálja a szóban forgó proteinek egyikét egy ellentétes töltésű ionpárt hoz létre, melyek egy röpke pillanatra szétválnak, mielőtt újra összekapcsolódnának. Ezek az ionok egy kvantum tulajdonsággal, az úgynevezett spinnel rendelkező elektront tartalmaznak. Eleinte a spinek ellentétes irányokba mutatnak - egy mágneses mezőben viszont hajlamosak azonos irányba állni. Amikor az ionok újra összekapcsolódnak ez a rendeződés egy biokémiai reakciót vált ki, ami jelzi a madaraknak a mágneses mezőt. Ennek az elméletnek azonban van egy nagy hibája: hiányzik az összhang. Az ionok összekapcsolódása ugyanis látszólag tízszer gyorsabban megy végbe, mint amennyi idő alatt a Föld mágneses mezeje az elektronok spinjére hathat.
Egy görög kutató, a Heraklionban működő Krétai Egyetem munkatársa, Iannis Kominis úgy véli, hogy egy ismert kvantum hatás felturbózza a mágneses mező spinre gyakorolt hatását, így az idő összhangba kerülhet. A "kvantum Zeno" hatás akkor alakul ki, amikor ismétlődő méréseket végzünk egy kvantum rendszeren. A mérések alatt a részecskék különös módon nem változtatják állapotukat, mintha tudnák, hogy figyelik őket. Kominis számításai azt mutatják, hogy a két iont összehúzó erő is indukálhat Zeno effektust az elektronokon, ami lehetővé teheti a mágneses mezőnek a spinek összerendezését, miközben az ionok szétválva időszakosan legyőzik a zavaró zaj behatásokat a biokémiai környezetben, felerősítve a mágneses mező hatását.
Kominis és munkatársai korábban már bebizonyították, hogy a Zeno effektus képes megnövelni egy kvantum rendszer érzékenységét egy mágneses mezőre. A bizonyítékot egy sűrű gázzal megtöltött kamrából nyerték, ami rendkívül érzékeny atomi magnetométerként funkcionált. A szerkezeten olyan gyenge mágneses mezőt alkalmaztak, amit a legtöbb magnetométer képtelen lenne kimutatni, viszont a gáz rendkívüli sűrűségének köszönhetően a kutatóknak sikerült bizonyítaniuk, hogy az atomok ténylegesen mérik egymást, amikor összeütköznek és összességében megtartják az ugyanazon állapotba zárt részecskék spinjét.
Más kutatók kétlik, hogy a madarak szemében ilyen kvantum folyamatok mennének végbe. "Én kedvelem a merész hipotéziseket, de nem vagyok biztos abban, amit ez az elmélet magyaráz" - mondta Sonke Johnsen, az amerikai Duke Egyetem biológusa, aki rámutat, hogy az ionreakciós elméletnek nagyobb gondjai is vannak az idő rövidségén túl. "Egyáltalán nem világos, hogyan kaphatunk egy irány érzékelőt olyan molekulákból, melyek szabadon mozoghatnak és forognak" - tette hozzá. Más szavakkal a madarak lehet, hogy érzékelik magát a mágneses mezőt, az orientációját azonban a fenti elv szerint biztosan nem.
Thorsten Ritz a Kalifornia Egyetem fizikusa szerint azonban a görögök elméletének megvannak a maga érdemei. "Nagyon érdekes és érdemes lenne mélyrehatóbban tanulmányozni, azonban ahhoz, hogy elhiggyem, először gyakorlati kísérleteket szeretnék látni" - mondta.
Számos kutató állítja, hogy a madarak retinájuk fényérzékeny fehérjéin keresztül "látják" a mágneses mezőt. Az elmélet szerint, amikor egy foton eltalálja a szóban forgó proteinek egyikét egy ellentétes töltésű ionpárt hoz létre, melyek egy röpke pillanatra szétválnak, mielőtt újra összekapcsolódnának. Ezek az ionok egy kvantum tulajdonsággal, az úgynevezett spinnel rendelkező elektront tartalmaznak. Eleinte a spinek ellentétes irányokba mutatnak - egy mágneses mezőben viszont hajlamosak azonos irányba állni. Amikor az ionok újra összekapcsolódnak ez a rendeződés egy biokémiai reakciót vált ki, ami jelzi a madaraknak a mágneses mezőt. Ennek az elméletnek azonban van egy nagy hibája: hiányzik az összhang. Az ionok összekapcsolódása ugyanis látszólag tízszer gyorsabban megy végbe, mint amennyi idő alatt a Föld mágneses mezeje az elektronok spinjére hathat. Egy görög kutató, a Heraklionban működő Krétai Egyetem munkatársa, Iannis Kominis úgy véli, hogy egy ismert kvantum hatás felturbózza a mágneses mező spinre gyakorolt hatását, így az idő összhangba kerülhet. A "kvantum Zeno" hatás akkor alakul ki, amikor ismétlődő méréseket végzünk egy kvantum rendszeren. A mérések alatt a részecskék különös módon nem változtatják állapotukat, mintha tudnák, hogy figyelik őket. Kominis számításai azt mutatják, hogy a két iont összehúzó erő is indukálhat Zeno effektust az elektronokon, ami lehetővé teheti a mágneses mezőnek a spinek összerendezését, miközben az ionok szétválva időszakosan legyőzik a zavaró zaj behatásokat a biokémiai környezetben, felerősítve a mágneses mező hatását.
Kominis és munkatársai korábban már bebizonyították, hogy a Zeno effektus képes megnövelni egy kvantum rendszer érzékenységét egy mágneses mezőre. A bizonyítékot egy sűrű gázzal megtöltött kamrából nyerték, ami rendkívül érzékeny atomi magnetométerként funkcionált. A szerkezeten olyan gyenge mágneses mezőt alkalmaztak, amit a legtöbb magnetométer képtelen lenne kimutatni, viszont a gáz rendkívüli sűrűségének köszönhetően a kutatóknak sikerült bizonyítaniuk, hogy az atomok ténylegesen mérik egymást, amikor összeütköznek és összességében megtartják az ugyanazon állapotba zárt részecskék spinjét.
Más kutatók kétlik, hogy a madarak szemében ilyen kvantum folyamatok mennének végbe. "Én kedvelem a merész hipotéziseket, de nem vagyok biztos abban, amit ez az elmélet magyaráz" - mondta Sonke Johnsen, az amerikai Duke Egyetem biológusa, aki rámutat, hogy az ionreakciós elméletnek nagyobb gondjai is vannak az idő rövidségén túl. "Egyáltalán nem világos, hogyan kaphatunk egy irány érzékelőt olyan molekulákból, melyek szabadon mozoghatnak és forognak" - tette hozzá. Más szavakkal a madarak lehet, hogy érzékelik magát a mágneses mezőt, az orientációját azonban a fenti elv szerint biztosan nem.
Thorsten Ritz a Kalifornia Egyetem fizikusa szerint azonban a görögök elméletének megvannak a maga érdemei. "Nagyon érdekes és érdemes lenne mélyrehatóbban tanulmányozni, azonban ahhoz, hogy elhiggyem, először gyakorlati kísérleteket szeretnék látni" - mondta.
