30.06.2010

Магнетизм цветка: Как эксперимент идею погубил

Группа отважных физиков решила измерить магнитное поле, которое создает один из самых редких – и самых отвратительно пахнущих цветков в мире. Как и стоило ожидать, ничего у них не получилось.

Достаточно чувствительные датчики магнитного поля способны дать биологам уникальную информацию об электрической активности живых организмов. Так действуют многие современные сканеры – скажем, магнитоэнцефалографы, позволяющие визуализировать активность нейронов головного мозга. Однако растения до сих пор оставались в стороне этих исследований. В самом деле, нервной системы у них нет – так вообще есть ли магнитное поле у растений? Поставить точку в этом вопросе решили американские исследователи из группы Дмитрия Будкера (Dmitry Budker).

Тем более что для этого появилась и подходящая технология – SERF-магнетометры, высокочувствительные и достаточно удобные для полевых исследований. Действуют они, посылая строго поляризованный пучок излучения сквозь пар атомов рубидия. Малейшее внешнее магнитное поле приводит к тому, что электроны в рубидии меняют свойства поглощения излучения, что и фиксируется на выходе. SERF-магнетометры способны заметить изменения магнитного поля порядка наногаусс (для сравнения: глобальное магнитное поле Земли у ее поверхности имеет величину около 500 миллигаусс). Они очень компактны и, что самое главное, способны работать при комнатных температурах, не требуя сложных, дорогих и энергоемких криогенных установок.

Итак, вооружившись таким отличным инструментом, ученые решили измерить магнитное поле растения из рода Amorphophallus, найденное в ближайшем ботаническом саду. Что означает название этого цветка – догадается каждый. Лучше скажем, что цветет он очень редко, примерно раз в 6 лет, а когда цветет, то испускает сильнейший аромат гниющей плоти. Запах этот разносится на многие километры, привлекая целые стаи мух и любопытных туристов.

Впрочем, выбор ученых неслучаен. Дело в том, что в период цветения это растение демонстрирует одну крайне любопытную особенность. Его цветок, а точнее именно то, что названо «аморфофаллусом», с периодичностью в полчаса резко меняет свою температуру, повышая ее на величину до 30^о. По мнению авторов исследования, такие температурные скачки могут быть результатом сильных изменений в потоках ионов, что, по их оценкам, должно вызывать изменения магнитного поля растения на величину до 10 микрогаусс. Происходят эти изменения в непродолжительное время, что еще более должно облегчить измерения. Проведя эти выкладки, ученые приступили к экспериментам.

Как и стоило ожидать, эксперименты оказались куда более непростыми, чем казалось поначалу. И дело даже не в запахе цветка.

Само растение находится в парнике, тропическая температура в котором поддерживается автоматически, с помощью периодически включающихся подогревателей. Парник постоянно переполнен ботаниками и просто любопытствующими, для которых редкое цветение аморфофаллуса – отличное зрелище. Наконец, буквально под окном проходит линия местных электропоездов.

В лабораторном журнале ученые зафиксировали: «Зрительно начало цветения наблюдается примерно в 9 вечера 22 июня». К этому моменту все было готово, и замеры начались. Что же они показали? В периоды отсутствия электричек (с 1 до 5 утра) в магнитном поле наступал полный штиль. Зато самые мощные скачки магнитного поля начинались в 9 утра, когда ботанический сад заполнялся посетителями. Впрочем, этого можно было ожидать. Сюрпризом стали резкие изменения в показания магнитометра, зафиксированные при смещении его относительно горшка с цветком (или горшка относительно прибора).

Ну а как насчет «биомагнетизма»? По словам авторов работы, из всего этого хаоса им не удалось вычленить определенный сигнал, соответствующий искомому магнитному полю растения. Их аппаратура была настроена на фиксацию изменений магнитного поля амплитудой выше 0,6 микрогаусс – видимо, реальные изменения были слишком малы.

Вообще, ученые, возможно, ошибались с самого начала. Растение вовсе не обязательно должно создавать периодические тепловые пики на манер электроплитки, пропуская поток заряженных частиц. Вполне вероятно, что нагревает его экзотермическая химическая реакция, и в этом случае создаваемое ей магнитное поле действительно будет слишком слабо для того, чтобы подобным способом его можно было бы измерить.

Так что теперь ученые намерены использовать более чувствительные инструменты и более спокойные лабораторные условия. Возможно, стоит подумать и о смене объекта: аморфофаллус, конечно, достаточно удобен из-за крупных размеров и быстрого метаболизма. Но он слишком чувствителен для перемещения в лабораторию, да и запах…

Источники:

1. Популярная механика