| prof. dr hab. Mariusz Pietruszka |
Nowe badania ujawniają kwantowe zachowanie makroskopowe w systemie biologicznym w warunkach codziennych.
W przełomowej pracy opublikowanej w czasopiśmie „Physica B: Condensed Matter” naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego wykryli sygnatury efektu Halla — zjawiska typowo występującego w ekstremalnie niskich temperaturach i w układach ciała stałego — w uwodnionej matrycy DNA–woda w temperaturze pokojowej.
Wyniki te — po raz pierwszy przewidziane i potwierdzone już w grudniu 2024 roku, w początkowej fazie eksperymentów — sugerują, że protony w matrycy DNA–woda mogą kolektywnie organizować się w stany skwantowane w warunkach otoczenia. Badaniami kierował prof. Mariusz Pietruszka z Wydziału Nauk Przyrodniczych, Instytutu Biologii, Biotechnologii i Ochrony Środowiska. Wykazano, że protony w cienkiej warstwie wody otaczającej nici DNA mogą wykazywać zachowanie skwantowane pod wpływem umiarkowanego pola magnetycznego. System wykazuje nagły skok napięcia, a następnie oscylacje przypominające formowanie poziomów Landaua — klasyczny objaw makroskopowej koherencji kwantowej.
– Te wyniki potwierdzają przewidywania, które poczyniłem już na początku badań – mówi prof. M. Pietruszka. –Już drugiego dnia pomiarów pojawiły się sygnatury tego zjawiska. Stało się jasne, że w uwodnionym układzie DNA pojawia się coś zasadniczo kwantowego pod wpływem umiarkowanego pola magnetycznego.
W eksperymentach zastosowano próbki genomowego DNA w niskich stężeniach (rzędu ng/µL). Mierzono napięcie poprzeczne w cieczy podczas stopniowego zwiększania pola magnetycznego. Obserwowane sygnały schodkowe i oscylacyjne były zgodne z występowaniem protonowych analogów efektu kwantowego Halla — bez potrzeby stosowania kriogeniki ani materiałów półprzewodnikowych.
Odkrycie rzuca nowe światło na możliwą rolę koherencji kwantowej w środowisku biologicznym. Wprowadza także koncepcję „Protoniki” — nowej dziedziny badającej koherentny transport i kontrolę protonów w miękkiej i żywej materii, na wzór elektroniki czy spintroniki.
– Jeśli inni badacze to potwierdzą, może to zmienić nasze podejście do bioelektryczności i efektów kwantowych w organizmach – dodaje prof. M. Pietruszka. „Otwiera to zupełnie nowy obszar na styku fizyki, biologii i informacji kwantowej.
Artykuł ukaże się w najbliższym numerze „Physica B: Condensed Matter” (Elsevier).
Wersja wstępna jest już dostępna na SSRN.
Kontakt
Prof. dr hab. Mariusz Pietruszka
Instytut Biologii, Biotechnologii i Ochrony Środowiska
Wydział Nauk Przyrodniczych
Uniwersytet Śląski w Katowicach
email: mariusz.pietruszka@us.edu.pl
Zdjęcie ilustracyjne obrazujące odkrycie