المجال المغناطيسي للأرض هو منارة توجيه لمجموعة متنوعة من الأنواع القادرة على استشعار وجوده.
اكتشف الفيزيائيون الآن نوعين من المستشعرات في الحيوانات التي يمكنها اكتشاف المجالات المغناطيسية بالقرب من الحدود الكمومية، وهي معلومات قد تحسن تصميمنا لأجهزة قياس المغناطيسية.
بطرق متعددة، مثل الخلايا الغنية بالحديد التي تستجيب لجاذبية المجال، أو انحياز في كيمياء المستقبلات الضوئية في مؤخرة العينين، ظهرت القدرة على الاستشعار المغناطيسي عبر التاريخ التطوري كوسيلة لتوجيه الحياة حول العالم.
بدافع الفضول لمعرفة كيف تقارن الحلول البيولوجية مع التقدم في تكنولوجيا أجهزة قياس المغناطيسية، قام الفيزيائيون يانيس كومنيس وإفثيميوس غكوديناكيس من جامعة كريت بتقييم حد دقة الطاقة لثلاثة تكيفات، ووجدوا أن اثنين منها يأتيان ضمن حدود قريبة جداً من الحدود الكمومية لاكتشاف المجالات المغناطيسية.
مسلحين بقليل أكثر من شريحة مناسبة مغنطة من الحديد، تنقل البشر المجهول تحت توجيه نقاط بوصلة الأرض منذ آلاف السنين.
اليوم، تتطلب قدرتنا على تحديد رقم دقيق لقوة مجال مغناطيسي خافت أو محصور بشكل كبير فهماً تفصيلياً وشاملاً للطبيعة الكمومية للكهرومغناطيسية، مما لا يحسن فقط الحساسية بل يسمح لنا أيضاً بالتنبؤ بالحدود الفيزيائية لأي قياس.
أساسي لحساب الدفع والسحب لمجال مغناطيسي هو القدرة على قياس الطاقة المحتواة داخله. مع تزايد قدرتنا على قياس المغنطسية بدقة متزايدة، تتولى عدم اليقين الكمومي السيطرة بشكل متزايد كما لو أن الكون ليس متأكداً تماماً من أي شيء بينما نستمر في التركيز على تفاصيله.
تضيف إلى التحدي ميل الأنظمة عند المستوى الكمومي للتشابك مع بيئتها مما يblur الخطوط أكثر حول الطاقة المتأثرة بميدان مغنطيسي.
حد دقة الطاقة (ERL) هو مزيج من المعلمات تمثل اقتصاديات نظام كمومي ضمن نطاق مستشعر ما ، والذي يتضمن تقديراً لعدم اليقين الخاص به وحجم المنطقة المستشعرة والوقت أو عرض النطاق الترددي الذي يتم فيه القياس.
النتيجة النهائية هي وحدة طاقة خلال الزمن تعادل وحدة كمومية تعرف بثابت بلانك ، مما يسمح للمهندسين بـمقارنة التقنيات الحالية لمستوى دقتها بينما يقيمون أيضاً قدرة أي نظام محتمل للوصول إلى ما يعتبر حداً أو حتى تجاوزه.
Kominis وGkoudinakis يرون أن حسابات ERL لمستشعر توفر الفرصة المثالية لمقارنة الاستقبال البيولوجي للمغنطسية بمعايير كمومية ورؤية كيف يتنافس ضد أفضل محاولاتنا.
…
This research was published in PRX Life 3 .
