Migración cuántica

Las migraciones de las aves siempre han sido causa de admiración para los hombres de todas las edades. Los niños siempre se han sorprendido con júbilo al ver las grandes bandadas de pájaros cruzando el cielo. Los mayores siempre han admirado su capacidad para orientarse. Y los científicos se han aplicado con imaginación hasta descubrir que esta capacidad se debe a la interacción cuántica de algunas de sus moléculas con el campo magnético de la Tierra.

Recordemos que algunas partículas tienen una característica llamada spin que las dota de sensitividad magnética, capacitándolas para orientarse dentro de un campo magnético. Conceptualmente es una característica de las partículas tan simple como la de tener masa o tener carga eléctrica, y solo se diferencia de ellas en que puede manifestarse en dos estados posibles. Se trata de una propiedad intrínsecamente cuántica, en virtud de la cual si la partícula siente un campo magnético en su entorno próximo tiende a alinearse con él. Por tratarse de una propiedad cuántica se representa por sus dos estados básicos como se indica en la figura 1.

Figura 1

Las aves migratorias tienen en su retina unas moléculas que, en las capas superiores de sus átomos, poseen pares de electrones que pueden aparearse con los momentos magnéticos invertidos, como indica la figura 2a. Estas moléculas son fotosensibles y si reciben la energía de un fotón, ésta puede ser suficiente para que, absorbida por uno de estos electrones, se rompa el apareamiento y ese electrón se quede suelto como indica la figura 2b. Cuando esto sucede se dice que se ha formado un radical libre.

Figura 2

En otra molécula próxima a la anterior podemos tener también dos electrones apareados como indica la figura 3a, coloreada en verde para distinguirla de la primera. Si uno de estos dos electrones verdes pasa a ocupar el hueco del electrón azul que se marchó, el otro quedará libre, y tendremos entonces dos electrones libres, que es lo que se llama un radical doble. El resultado final es el que se muestra en la figura 3b: Un electrón verde y otro azul apareados y otros dos libres. Estos dos electrones libres con sus spines alineados en sentido contrario es lo que se llama un singlete.

Figura 3

Pero estos dos electrones del singlete no están solos, porque están situados en un medio donde abundan otros electrones con sus spines correspondientes, y todo ello en permanente agitación debida a la temperatura, que en este caso será la temperatura ambiente. Entonces pueden producirse unas interacciones de los electrones del singlete con sus vecinos que se denominan interacciones hiperfinas, y cuando esto sucede, los dos electrones del singlete se pueden alinear en el mismo sentido formando lo que se llama un triplete, como se inica en la figura 4. El resultado final es que el singlete salta a triplete, el triplete salta a singlete y así sucesivamente en un proceso genuinamente cuántico. Este proceso cuántico, gobernado por la interacción hiperfina, es coherente y constituye la parte cuántica del compás de las aves migratorias.

Figura 4

Cuando las aves migran lo hacen siempre en el seno del campo magnético de la Tierra. Este campo es generado por los materiales ferromagnéticos que en estado líquido a muy alta temperatura giran en el centro de la Tierra. Se trata de un campo magnético muy débil, del orden de nanoteslas, cuyas líneas de fuerza se dibujan el la figura 5. Cuando las aves migratorias vuelan dentro de este campo magnético, se produce el fenómeno llamado de magnetorrecepción en virtud del cual pueden orientarse.

Figura 5

Al volar las aves dentro de este espacio, los spines de los que hemos llamado electrones vecinos, causantes de la interacción hiperfina, se verán influenciados por el campo magnético, lo mismo que todo el proceso que hemos descrito de formación de singletes y tipletes, reflejándose todo ello en determinadas variaciones que influyen sobre el resultado final de las funciones químicas de la célula. Estas variaciones en los resultados finales de las funciones químicas de la células, determinadas por la dirección del vuelo y el campo magnético terrestre, son las que las aves perciben y relacionan con su orientación en los grandes desplazamientos que realizan desde pequeñas siguiendo rumbos asociados a las líneas de fuerza del campo magnético de la Tierra.

Los seres humanos carecemos de este sentido de la orientación, porque todo el proceso cuántico descrito se desencadena por la incidencia de un fotón sobre dos electrones apareados, y nosotros carecemos de esas moléculas fotosensibles que las aves tienen en su retina. El descubrimiento de este proceso se debe a un físico alemán llamado K. Schulten, que lo dio a conocer en 1976. Desde entonces, numerosos experimentos han confirmado la teoría.

Aparte del valor que esta teoría tiene en sí misma, cuenta con el valor añadido de que junto con otros fenómenos que tienen lugar en la fotosíntesis de las plantas, son los únicos fenómenos cuánticos conocidos que se dan a temperatura ambiente y sin necesidad de tomar ninguna medida especial para protegerlos de la contaminación exterior.