Пол цыпленка можно узнать, посветив на яйцо — и физики теперь знают, почему

Скорлупа довольно сильно задерживает свет внутри, и это дает возможность определить пол невылупившегося цыпленка методом диффузной спектроскопии, то есть, по сути, просвечивая яйцо. Таковы результаты экспериментов, опубликованные журналом Newton.

Необходимость неразрушающих методов исследования яиц на птицефабриках обусловлена как этическими, так и экономическими соображениями. Петушки не несут яиц и растут недостаточно быстро для рентабельного производства мяса. Более 300 миллионов цыплят мужского пола ежегодно забивают на птицефабриках Европы в первые же часы жизни.

Яйца пытались просвечивать и прослушивать различными способами, чтобы определить пол развивающегося эмбриона. Применение методов спектроскопии в общем можно считать успешным, но физический механизм оставался неясным, потому что «сложный характер миграции света внутри яйца до сих пор в значительной степени игнорировался», отмечает химик Леннард ван ден Твел из Вагенингенского университета, один из авторов исследования.

Чтобы изучить неизведанные оптические свойства куриных яиц, исследователи измерили время, которое фотоны видимого и ближнего инфракрасного диапазона проводят внутри целого яйца. Особое внимание при этом уделялось скорлупе как «интегрирующей сфере», которая удерживает фотоны внутри замкнутого объема. В опытах изучали белые и коричневые яйца как до инкубации, так и в течение первых восьми дней эмбрионального развития.

«Нас впечатлило, насколько эффективно яичная скорлупа удерживает фотоны. Два метра — это очень большой путь, который редко встречается у других природных материалов. Открытие эффекта интегрирующей сферы мгновенно объяснило множество наблюдений, в которых наблюдались длительные временны́е хвосты сигналов, ранее ошибочно приписываемые флуоресценции», — говорит физик Вамши Дамагатла из Миланского политехнического университета, еще один соавтор.

Скорлупа так хорошо отражает и рассеивает свет, что он задерживается внутри яйца на 6–8 нс — довольно долго с учетом его скорости.

«Высокая рассеивающая способность скорлупы птичьих яиц, возможно, выработалась в ходе эволюции для защиты эмбриона от ультрафиолета или для снижения теплопотерь, пока родители отправились на поиски пропитания», — предполагает Дамагатла.

«Это ранее неизвестное явление может помочь изучать содержимое яйца неинвазивно, даже на стадии развития эмбриона в инкубируемых яйцах, что позволит решить этическую дилемму с выбраковкой петушков», — резюмирует ван ден Твел.

Однако «сложные и необычные» оптические свойства куриных яиц требуют дальнейших исследований с использованием других подходов, чтобы полностью расшифровать полученные данные и повысить чувствительность разработанной методики, добавляет он.

В планах исследователей — изучить, как наблюдаемые фотонные эффекты меняются в процессе развития эмбриона, а также детально описать оптические свойства каждого отдельного компонента яйца.