Student World

Jsou fyzikální jevy symetrické vůči zrcadlovému otočení? Pokud postavíme proti sobě hodinky a jejich přesný zrcadlový obraz, začnou se rozcházet? Logická odpověď zní "ne" – symetrie vůči zrcadlovému otočení však přesto beze zbytku neplatí.

Optická asymetrie v živých organismech přitom je, zdá se, pouze jednou ze stránek celého problému. V tomto případě ještě vystačíme s odpovědí, že příslušné komponenty živých soustav do sebe musí nějak zapadat – a jaká varianta však byla vybrána, je více méně náhoda.
Jinak řečeno: Pokud bychom všechny optické látky přítomné v živém organismu převedli na opačné formy, nemělo by se na funkčnosti celku nic změnit. To už samozřejmě spekulujeme, protože podobný experiment je zcela mimo současné technické možnosti. Fakt, že živé organismy vykazují stejnou optickou asymetrii, je pak prostě pouze důsledkem jejich společného evolučního původu.
Zatím se tedy zdá, že vůči pravolevému otočení existuje symetrie. Richard Feynman uvádí, že pokud byste hovořili s příslušníkem nějaké mimozemské civilizace, nedokázali byste mu popsat, že srdce máte na levé straně. Není způsob, jak říct, která strana je levá a která pravá – nebo se to alespoň zdálo.

Jenže už od 50. let se objevily výsledky ukazující, že nějaká možnost, jak odlišit pravou a levou, přece jenom existuje. Při beta rozpadu, při kterém se neutron rozpadá na proton, elektron a antineutrino, se elektrony otáčejí pouze jedním směrem – alespoň ty "letící vzhůru". Při letu dolů se elektrony naproti tomu otáčejí opačně, respektive mají opačný spin.
Zatímco nahoru a dolů jsou tedy pojmy relativní, další směr je s nimi svázán a zrcadlová symetrie neexistuje. Částice mají různý spin (už kvůli povinným zákonům dalšího zachování), jeho hodnota je ovšem svázána se směrem pohybu částice.

Záhadná je ale skutečnost, že toto je téměř jediný známý případ narušení pravolevé symetrie (něco podobného ještě nastává při rozpadu K mezonů). To se zdá být velmi zvláštní, protože podobné zákony obvykle buď platí beze zbytku, nebo neplatí hned pro řadu jevů. Zde máme co do činění s několika málo výjimkami.
Teď zpět k hodinkám a živým systémům. Zdá se, že na úrovni živých soustav či hodinek se narušení pravolevé symetrie nijak neprojevuje. Fungování živých organismů není, alespoň pokud víme, jakkoliv závislé na dějích nějak souvisejících s beta rozpadem. Takže alespoň prozatím můžeme předpokládat, že náš zrcadlový dvojník by byl schopný života.

Zdroj: Richard Feynman: O povaze fyzikálních zákonů, Aurora, Praha, 1998

Feynman uvádí, že beta rozpad probíhá opačně u rozpadu antineutronu. Tím bychom se dostali k otázkám symetrií vyššího řádu, např. k principu CPT. Tato symetrie tvrdí, že bychom nedokázali odlišit svět od "antisvěta", pokud bychom současně provedli:
– záměnu částice za antičástice (C symetrie – C pochází z anglického Charge – náboj, nejde však pouze o záměnu elektricky nabitých částic, ale např. i o záměnu elektricky neutrálních neutronů za antineutrony)
– zrcadlové otočení (P symetrie – parity)
– obráceni času

Podrobnosti o CPT symetrii a narušení jejích jednotlivých složek lze najít např. na stránce
http://www.aldebaran.cz/astrofyzika/interakce/cpt.html.

Přece jen však zůstává jedna otázka. Pojmy "nahoru" a "dolů" jsou samozřejmě relativní. Pokud to dobře chápu, znamená to, že elektrony letící při beta rozpadu "dolů" mají opačný spin v ČR a v USA?

autor Pavel Houser