Наука и техника
21:01, 25 апреля 2012

Хиральные узоры помогли объяснить несимметричность Вселенной

Пара узоров, которые нельзя совместить поворотом. Изображение из статьи E. Edlund et al.

Ученые показали, как физические законы, симметрично действующие в пространстве, могут приводить к образованию несимметричных объектов, которых в нашей вселенной большинство. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Краткое содержание статьи можно прочитать на сайте Американского физического общества.

Исследователи использовали созданную ими математическую модель, которая помогала анализировать двумерные узоры, образуемые расположением виртуальных точек. Зная расположение точек, ученые могли сказать, как именно эти точки должны взаимодействовать, чтобы получился наблюдаемый узор.

Математики решили обратить используемый алгоритм, и узнать, смогут ли взаимодействующие равномерно во всех направлениях частицы породить узор, который был бы несимметричен. Причем речь шла именно о зеркальной несимметричности, то есть хиральности. Хиральные объекты не могут быть совмещены друг с другом при помощи поворота. Например, правую руку никак нельзя заставить совпадать с левой, если только не отразить ее в зеркале.

Сила взаимодействия между частицами в модели зависела только от расстояния между ними. Это значит, что во всех направлениях она была одинакова. Оказалось, что если специально подобрать свойства притягивания и отталкивания взаимодействующих частиц, то они смогут складываться в узоры, имеющие как "левые" так и "правые" зоны.

Впрочем, характер закона, по которому взаимодействовали частицы, оказался довольно сложным. На каком-то расстоянии частицы отталкивались, на каком-то притягивались. Большинство реальных физических взаимодействий имеют гораздо более простой характер. Тем не менее, ученым удалось показать интересный факт, который может помочь теоретикам предложить новые сценарии возникновения сложности во Вселенной.

Симметрия является неотъемлемым свойством большинства физических законов. В то же время наблюдаемая Вселенная несимметрична, и не вполне понятно, как именно эта несимметричность может возникать. Она наблюдается на многих уровнях. Не известны причины асимметрии между веществом и антивеществом, разница в количестве которых составляет основу существования видимой Вселенной.

Асимметрия играет важную роль в биологии. Почти все биологические вещества, в том числе аминокислоты, сахара и нуклеотиды хиральны, зеркально несимметричны, причем в живой природе всегда присутствует только один вид молекул из пары "левого" и "правого" вариантов. В качестве одной из гипотез о возникновении хиральности ученые рассматривали влияние метеоритов.

< Назад в рубрику

Ссылки по теме

Другие материалы рубрики