Ciertas habilidades de navegación animal se encuentran funcionando en o cerca del límite cuántico de la detección del campo magnético

4 de febrero de 2025 reporte

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por Bob Yirka, Phys.org

Un par de físicos de la Universidad de Creta ha descubierto que algunos tipos de magnetorreceptores biológicos utilizados por diversas criaturas para navegar operan en o cerca del límite cuántico. En su documento publicado en la revista PRX Life, I. K. Kominis y E. Gkoudinakis describen cómo resolvieron el problema de la detección magnética en animales pequeños invirtiendo los límites cuánticos desconocidos, y lo que mostró sobre las habilidades de navegación de ciertos animales.

Investigaciones previas han demostrado que muchas criaturas utilizan el campo magnético de la Tierra como ayuda para la navegación. Algunos tiburones, peces y aves, por ejemplo, lo utilizan para ayudarles a recorrer largas distancias. Diferentes animales también tienen diferentes tipos de sensores magnéticos, incluidos mecanismos de par radical, de inducción y de magnetita.

El par radical funciona al percibir correlaciones entre electrones desapareados unidos a ciertas moléculas. La inducción funciona convirtiendo la energía en el campo magnético en electricidad y luego percibiendo la carga eléctrica. Y la magnetorrecepción basada en magnetita implica percibir el movimiento u orientación de pequeños cristales de hierro en el cuerpo, similar a una brújula hecha por el hombre.

Kominis y Gkoudinakis estaban interesados en los límites de las habilidades de detección de tales criaturas, basados en su tipo de sensores. Comenzaron su trabajo observando que el rendimiento de un sensor magnético puede ser juzgado utilizando tres tipos de parámetros: volumen, tiempo y grado de incertidumbre de las estimaciones del campo magnético. También señalaron que los parámetros utilizados para juzgar tal rendimiento pueden ser reducidos para adaptarse a sensores pequeños, pero también hay un límite basado en la constante de Planck.

Para juzgar el rendimiento de los sensores biológicos, los investigadores señalaron que es probable que algunos animales operen cerca de este límite debido a su tamaño pequeño y a la cantidad muy pequeña de cambios en el campo magnético involucrados. En lugar de intentar medir de alguna manera dichos parámetros, la pareja lo trabajó al revés, comenzando con el límite cuántico y retrocediendo a los parámetros desconocidos.

Descubrieron que al menos dos magnetorreceptores biológicos asociados con la detección de reacciones químicas en varios animales pueden operar justo en el límite cuántico de detección del campo magnético, o tal vez muy cerca de él, un hallazgo que sugieren podría llevar al desarrollo de dispositivos de detección de campo magnético más sensibles.

Más información: I. K. Kominis et al, Approaching the Quantum Limit of Energy Resolution in Animal Magnetoreception, PRX Life (2025). DOI: 10.1103/PRXLife.3.013004

Información sobre la revista: PRX Life

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