Establecen una relación entre la orientación animal y la física cuántica

Un equipo de físicos del Institut für Theoretische Physik, de la Universidad de Innsbruck, en Austria, ha descubierto que un fenómeno de la física cuántica conocido como entrelazamiento cuántico podría tener un papel en la magnetorrecepción de los animales.

El entrelazamiento cuántico (quantum entanglement, en inglés), es un fenómeno cuántico, sin equivalente clásico, en el cual los estados cuánticos de dos o más objetos se deben describir haciendo referencia a los estados cuánticos de todos los objetos del sistema, incluso si los objetos están separados espacialmente.

La magnetorrecepción es la capacidad que tienen ciertas especies de detectar la dirección y el sentido del campo magnético en el que se encuentran, y que les ayuda a orientarse.

Aunque aún queda por determinar con exactitud qué moléculas estarían implicadas en dicha capacidad, este descubrimiento demuestra que el entrelazamiento cuántico, como efecto cuántico genuino, podría ser observado no sólo en sistemas de laboratorio aislados y altamente controlados sino, también, en sistemas biológicos.

En concreto, los científicos lo observaron en estados atómicos que también se encuentran en las brújulas químicas de los animales.

Según declaró uno de los autores del estudio, el profesor de física teórica de dicha Universidad, Hans Briegel, para la revista Physorg, la presente investigación supondría, por tanto, una vía a seguir para la investigación experimental del factor cuántico subyacente en la capacidad de orientación por campos magnéticos.

Dos hipótesis posibles

Hasta ahora, la magnetorrecepción había sido observada en diversos animales y organismos, incluidos los pájaros, las tortugas, las vacas, los hongos o las bacterias, pero los especialistas no habían podido comprender completamente sus mecanismos subyacentes.

Los físicos del Institut für Theoretische Physik investigaron interacciones cuánticas --o de las partículas subatómicas- que también se dan en la magnetorrecepción, y demostraron que las tecnologías cuánticas podrían usarse para potenciar o reducir el rendimiento de las brújulas químicas de los animales. Potencialmente, estas mismas tecnologías podrían servir también para controlar otras funciones biológicas.

Según explican los propios investigadores en un artículo aparecido en Physical Review Letters, actualmente existen dos hipótesis principales que explican la magnetorrecepción.

Una de ellas está basada en el mecanismo de pares de radicales: los receptores magnéticos presentes en los ojos de los animales se activarían mediante fotones (partículas portadoras de todas las formas de radiación electromagnética, entre ellas la luz) para producir un par de radicales libres (átomos o grupos de átomos que tienen un electrón -o partícula subatómica negativa- desapareado y con capacidad de aparearse, por lo que son muy reactivos). La interacción entre estos radicales libres y el campo magnético del entorno puede ocasionar que los animales “vean” dicho campo magnético.

La otra teoría sobre la magnetorrecepción propone que esta capacidad se da gracias a la existencia de procesos en los que intervienen partículas de un mineral de hierro conocido como magnetita, presente en el organismo de los animales, que haría las veces de sensor, proporcionando a éstos la información para el mapa de navegación.

Depende del tiempo de vida

Los físicos austriacos se centraron en la primera hipótesis para averiguar si electrones de pares de radicales podían entrelazarse cuánticamente o, por el contrario, establecían correlaciones clásicas.

En los cálculos realizados, se descubrió que la respuesta dependía fundamentalmente del tiempo de vida de dichos pares de radicales: en el caso de los pares de radicales de vida breve, el entrelazamiento cuántico resultó ser una característica prominente. Por el contrario, en aquellos pares de radicales de vida más larga, el entrelazamiento cuántico no jugaba un papel significativo.

Dado que los científicos todavía no conocen con exactitud qué moléculas están implicadas en los mecanismos de pares de radicales de las brújulas químicas de diversos animales, la cuestión de si el entrelazamiento cuántico está relacionado con la magnetorrecepción aún es una cuestión abierta.

Sin embargo, el hecho de que se haya demostrado que los pares de radicales forman entrelazamientos cuánticos implicaría la posibilidad de realizar experimentos para observar hasta qué punto dicho fenómeno de la física cuántica afectaría a la magnetorrecepción de los animales.

Por ejemplo, aplicando pulsaciones para modificar los campos magnéticos en los que se encuentran los animales, podría observarse cómo los procesos cuánticos afectan a la capacidad de orientación de éstos.

Antecedentes

La relación entre los procesos cuánticos y la orientación, en este caso de los pájaros, ha sido también establecida recientemente por científicos de la Universidad de Oxford y de la Universidad de Creta.

Según estos investigadores, los pájaros dispondrían de moléculas posicionadas detrás de sus ojos, sobre la retina, que serían sensibles tanto a los fotones de luz recibidos por el ojo, como al campo magnético terrestre.

Cuando una de estas moléculas absorbe un fotón, se genera una pareja de electrones entrelazados y uno de ellos es transferido a la otra parte de la molécula. Este entrelazamiento cuántico podría ser mantenido durante un periodo de alrededor de 100 microsegundos.