بعضی دانشمندان معتقدند پرندگان به یک قطب نمای مکانیکی کوانتومی حساس هستند و مطالعات جدید نشان میدهد ناپایداری کوانتومی حس ِ جهت یابی پرندگان را افزایش میدهد. تحقیقات نشان می دهد مولکول هایی به نام “کریپتوکروم” که در شبکیه چشم مرغان مهاجر است، می تواند مهارت ناوبری شگفت انگیزی برای پرندگان ایجاد کند.
وقتی نور به کریپتوکروم ها برخورد میکند باعث واکنش شیمیایی می شود که ممکن است توسط میدان مغناطیسی زمین، تحت تاثیر قرار گیرد. پیتر هور یک شیمیدان در دانشگاه آکسفورد میگوید: در نگاه اول شما انتظار ندارید هر واکنش شیمیایی اثری از میدان مغناطیسی ضعیف زمین باشد. خواص کوانتومی میتواند حساسیت مغناطیسی کریپتوکروم ها را تقویت کند، اما اثرش فقط حول و حوش کسری از ثانیه است. هر واکنش شیمیایی باید با سرعت سریع و مناسبی رخ دهد تا منجر به تاثیر در پرنده شود.
اما شبیه سازی جدید هور و همکارانش از عملکرد کریپتوکروم ها نشان می دهد تنها کمی زوال کوانتومی در واقع میتواند قدرت اثر میدان مغناطیسی بر واکنش های شیمیایی را بالا ببرد. بر اساس نظریه دانشمندان نور موثر کریپتوکروم یک جفت رادیکال تولید میکند (رادیکال: مولکول با یک الکترون) این الکترون های جفت نشده به لطف ویژگی اسپین کشش میدان مغناطیسی را حس میکنند و باعث می شود رفتاری شبیه آهنربایی کوچکی داشته باشند. اما این خاصیت کم مغناطیسی آنها باعث نمی شود که به قطب نما تبدیل شوند، در عوض حساسیت مغناطیسی الکترون ها در اثر یک حرکت موزون کوانتومی رخ می دهد.
دو رادیکال الکترون میتوانند هم جهت و یا خلاف جهت هم بچرخند اما الکترون به جای انتخاب یکی از این دو گزینه، الکترون هر دو را یکجا انتخاب می کند. (حالتی که به عنوان اصل برهم نهی کوانتومی شناخته می شود.) مکانیک کوانتومی تنها میتواند شانس پیدا شدن الکترون در هر مدل را توضیح دهد. با گذشت زمان و با اثر میدان مغناطیسی زمین در الگویی نوسان دار این اختلالات، بالا و پایین می رود. این نوسانات به نوبه خود بر میزان واکنش های شیمیایی اثر ِ افزایشی دارد اما جزئیاتی که کدام سیگنال به پرنده در جهت یابی کمک میکند به خوبی درک نمی شود.
این واکنش شیمیایی باید به سرعت رخ دهد، مثل زمانی که الکترون با محیط خود در تعامل است. نوسانات هماهنگ آنها ناموزون می شود و حساسیت مغناطیسی خود را تضعیف می کند. اما هور و همکارانش نشان دادند که این تصور کاملا درست نیست. اریک گوگر فیزیکدانی در دانشگاه هریوت-وات در ادینبورگ که در این تحقیق شرکت نکرده بود گفت: « این خاصیت نه تنها به جهت یابی صدمه ای نمیزند بلکه آنرا قویتر نیز می کند.»
این بدان جهت است که جهت میدان مغناظیسی مشخص میسازد که الکترون ها به سرعت پایداری خود را از دست دهند. بیشتر ِ افزایش در واکنش شیمیایی، زمانی اتفاق می افتد که پرنده در میدان مغناظیسی است، بنابراین میدان مغناطیسی دو وظیفه دارد: اول بر میزان واکنش شیمیایی با تغییر دادن حالت جابه جایی الکترون ها و دوم با اثر بر تعیین زمان قطع این جابجایی، انجام شود. گوگر اضافه کرد: اگرچه انواع مشابه از اثرات تقویت کننده حواس قبلا پیشنهاد شده بود اما آنها براساس مدل کریپتوکروم نبودند. کلاوس شولتن فیزیکدان محض در دانشگاه ایلینوی میگوید: هنوز معلوم نیست همه ی پرندگان در جهت یابی خود از شبکیه کریپتوکروم ها استفاده می کنند یا خیر. به همین منظور تحقیقات بیشتری برای درک جزئیات این مسئله، ارزش پیگیری دارد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Journal of Physics منتشر شده است.
در آیدت،
فایل‌های
خود را به فروش بگذارید و یا
مقالات‌تان
را منتشر کنید👋
پاسخ ها