Eksperimen Laboratorium Kuantum Kompas Navigasi Penginderaan Burung

Tinuku
(KeSimpulan) Fisikawan mengusulkan cara yang dipakai organ penginderaan burung yang disebut dengan magnetic-sensing organs. Jika aturan aneh dalam fisika atom yang dilakukan dalam membantu burung menemukan jalan mereka di seluruh dunia, hasil penelitian baru ini akan mengidentifikasi cara untuk menjawab apa yang selama ini diduga oleh beberapa ilmuwan.

Studi ini termasuk yang pertama kali mengusulkan eksperimen langsung tentang bagaimana belitan kuantum, efek yang tidak terelakkan dari link dua elektron sebagaimana yang disebut Einstein dengan "spooky," pada akhirnya akan mengubah perilaku seluruh binatang. "Laporan ini benar-benar memberikan kontribusi dengan saran dari hasil eksperimen," komentar Thorsten Ritz, fisikawan dari University of California di Irvine, yang tidak terlibat dalam studi.

Makalah yang akan muncul di mendatang Physical Review Letters didasarkan pada bukti bahwa regulasi aneh mekanika kuantum (aturan partikel seperti atom dan elektron) dapat dimanfaatkan oleh organisme hidup untuk memecahkan masalah seperti fotosintesis dan navigasi.

"Untuk waktu yang lama orang-orang berpikir hal ini tidak akan bisa, karena alam terlalu berantakan," kata Ritz. Tetapi bekerja selama dekade terakhir oleh Ritz dan peneliti lain menunjukkan bahwa burung-burung menggunakan mekanisme untuk "melihat" medan magnetik bumi dan diandalkan dalam navigasi sesuai efek kuantum. Ritz dan rekannya sebelumnya mengidentifikasi molekul disebut cryptochrome yang ditemukan di saraf mata burung sebagai kandidat untuk mengendalikan kemampuan burung dalam merasakan medan magnet.

Elektron dalam cryptochrome biasanya datang berpasangan, masing-masing dengan spin yang berlawanan seperti planet berputar pada porosnya. Tapi ketika cahaya memukul molekul akan membawa salah satu elektron menjauh. Adanya medan magnet dapat membuat elektron berputar dan setiap bergetar seperti piring berputar seimbang di ujung tongkat. Ketika elektron kembali tunduk untuk molekul aslinya, setiap perubahan ditangkap oleh spin percikan sinyal kimia yang diyakini para ilmuwan memungkinkan burung untuk melihat medan magnet seperti melihat pola warna.

Bagaimana hal ini akan memicu sinyal kimia mungkin tergantung apakah spin elektron cryptochrome sangat erat terjalin dalam keadaan kuantum yang disebut belitan. Hans Briegel, fisikawan dari University of Innsbruck di Austria bertanya-tanya apakah elektron yang terlibat di dalam cryptochrome bisa membuat burung lebih sensitif terhadap medan magnet. Para peneliti menghitung seberapa kuat sepasang elektron berputar dalam belitan merespon medan magnet, dibandingkan dengan pasangan tanpa belitan. Hasil penelitian menunjukkan keterlibatan ini dapat membantu, tapi mungkin tidak untuk burung.

Briegel dan rekan-rekanya menghitung angka-angka untuk cryptochrome dan molekul lain yaitu pyrene (molekul dengan sedikit signifikansi biologis). Untuk pyrene, mereka mengidentifikasi bahwa keterlibatan di antara berputarnya elektron akan membuat partikel lebih sensitif terhadap medan magnet. Tapi untuk cryptochrome, belitan memiliki perbedaan. "Ini indikasi pertama untuk mengatakan tidak," kata Briegel.

Mungkin sebuah kekecewaan. Tetapi berputarnya cryptochrome, secara teoretis, para peneliti telah datang lebih dekat untuk menguji efek pada molekul secara nyata. Kejutan listrik pasangan elektron atau semburan energi dari gelombang mikro bisa mengungkapkan apakah elektron terlibat atau tidak. Perhitungan yang sama digunakan untuk cryptochrome yang menyarankan apabila perputaran elektron terlibat maka sensitivitas burung pada medan magnet tidak harus berubah. Jika perputaran tidak dilibatkan maka sensitivitas mereka akan drop, kata Briegel.

Teknik ini dapat digunakan untuk menguji berbagai molekul. Menemukan molekul yang berbeda dapat menggunakan belitan yang berbeda dengan kompleksitas mekanika kuantum yang mungkin memainkan peran dalam biologi. "Ini adalah salah satu contoh di mana anda akan berpikir untuk pertama kalinya yaitu fitur ketepatan kuantum. Tetapi harus dilihat dengan lebih dekat karena ini trivial, seperti yang kita lihat dalam studi kami, tergantung pada molekul," Briegel.

Briegel tersentak membayangkan molekul individu diuji di laboratorium, tetapi Ritz berharap untuk menemukan cara dalam menguji efek keterikatan kuantum pada burung yang hidup. Ritz melakukan kerja keras untuk melihat apakah semua ini mungkin. "Saya cukup tertarik dengan saran ini untuk melihat apakah dapat diwujudkan pada desain eksperimen, ada banyak aplikasi mengejutkan di sana untuk masa datang," kata Ritz.
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment