物理学 > 生物物理
[提交于 2025年3月11日
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标题: 鸟类指南针功能在生物磁场噪声下的鲁棒性
标题: Robustness of the avian compass function described by radical pair model against biomagnetic noise
摘要: 在鸟类眼睛中可能存在的磁感应机制作为指南针,检测地磁场倾斜度以帮助它们迁徙。 该机制由一种称为自由基对(RP)模型的量子自旋模型进行建模。 该模型表明,关于地磁场倾斜度的信息通过RP的自旋选择性重组作为生化信号传递。 然而,作为一种在温暖且嘈杂的体内环境中运行的精细量子系统,RP模型可能会受到不可避免的环境噪声的影响。 在本研究中,我们开发了一个基于Lindblad型主方程的模型,该模型结合了环境磁噪声。 我们的模型包括生物组织类型和生物系统的温度作为参数,考虑了它们的影响。 数值计算的结果表明,RP模型的指南针功能对来自电磁场热涨落的内在磁噪声具有鲁棒性,在现实的生物磁范围内。 然而,远超过生物磁范围的环境磁场噪声,其量级为数百到数千$\mu$T,会显著影响并破坏指南针功能。 这项工作为量化生物环境中开放量子系统的环境影响提供了基础,并提供了一种将环境磁场的实验测量与量子噪声建模联系起来的工具。
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