Links und rechts unabhängig von einem menschlichen Körper definieren?

Tatsächlich greifen die meisten Beispiele für die eindeutige Kennzeichnung chiraler Zustände darauf zurück, ein anderes vorab gekennzeichnetes chirales Objekt zur Hand zu haben. Lange Zeit schien es, als seien „links“ und „rechts“ völlig austauschbare Bezeichnungen. Diese Symmetrie wird als Parität bezeichnet .

Es stellt sich jedoch heraus, dass es eine Möglichkeit gibt, links von rechts grundlegend zu unterscheiden ; Parität wird unter bestimmten Umständen nicht eingehalten. Ein sehr guter Vortrag zu diesem Thema wurde von Richard Feynman gehalten. (Siehe auch den entsprechenden Text .)

Fassen Sie zusammen, was er sagt, betrachten Sie den Beta-Zerfall eines Neutrons:

$$n \to p + e^- + \bar{\nu}.$$ Experimentell wurde beobachtet, dass das Elektron immer mit linkshelikalem Spin herauskommt. Das heißt, wenn Sie die Projektion seines intrinsischen quantenmechanischen Spins auf die Achse messen, die durch seine Bewegungsrichtung definiert ist (wobei die positive Richtung nach vorne zeigt), erhalten Sie immer $-\hbar/2$und niemals $+\hbar/2$. Diese 1957 entdeckte Paritätsverletzung ist gewissermaßen maximal, wenn die schwache Kraft beteiligt ist, obwohl andere Wechselwirkungen (z. B. Elektromagnetismus und Gravitation) keine Anzeichen dafür zeigen.

Mit dieser Verletzung können Sie Ihre rechte Hand als „diejenige definieren, die, wenn der Daumen entlang des Weges eines beim Beta-Zerfall emittierten Elektrons nach hinten zeigt, die Finger in Richtung des Drehimpulses des Elektrons kräuselt“.

Nachdem entdeckt wurde, dass Parität keine wahre, universelle Symmetrie des Universums ist, begannen sich Physiker zu fragen, ob man vielleicht sowohl das Spiegelbild eines tatsächlichen Szenarios nehmen als auch die Ladungen aller Teilchen umdrehen (dh Materie und Antimaterie vertauschen ) und am Ende mit einem anderen physikalisch gültigen Szenario. Dies ist als CP-Symmetrie bekannt. Kurz bevor Feynman diesen Vortrag hielt, wurde entdeckt, dass die schwache Kraft auch die CP-Symmetrie verletzte . Damit bleibt CPT als unantastbare Symmetrie: Wenn Sie alle Ladungen umdrehen, ein Spiegelbild betrachten und den Film rückwärts laufen lassen, erhalten Sie in jedem Fall ein gleichermaßen plausibles physikalisches Szenario.

Die Chiralitätszuweisung war willkürlich, da die elektrische Ladungszuweisung von Ben Franklin willkürlich war (und unglücklich im Vergleich zum Strom). Als Vektorkreuzprodukt in einem kartesischen 3D-Gitter definiert X×Y = Z ein rechtshändiges Koordinatensystem; X×Y = -Z ist linkshändig. Betrachten Sie Lorentz Force und Railguns (zusätzliche Anerkennung: Wo ist der Rückstoß?)

Man kann ein Molekül entwerfen, das „perfekt“ geometrisch chiral ist (J. Math. Phys. 40, 4587 (1999), Symmetry: Culture and Science 19(4), 307 (2008)), aber nicht links- oder rechts- übergeben. Zeigen Gleichungen, die ein Möbiusband erzeugen, einen chiralen Twist? Paritätsverletzungen, Symmetriebrüche, chirale Anomalien, Chern-Simons-Reparatur der Einstein-Hilbert-Aktion legen nahe, dass die Physik möglicherweise immer noch in Bezug auf Chiralität fehlerhaft ist. Phys. Rev. 104(1) 254 (1956), Phys. Rev. 105(4) 1413 (1957) und einen Nobelpreis im Jahr 1957. Dieselbe Paritätsverletzung wurde 1928 beobachtet – und geleugnet –, PNAS 14(7) 544 (1928).

(Im Uhrzeigersinn, da der Rotationssinn auf der Nordhalbkugel möglicherweise auf Sonnenuhren und Deosil versus Widdershins zurückzuführen ist.)

„Links“ und „Rechts“ hängen davon ab, was vorne und was oben ist. Lassen$\vec f$ein Vektor sein, der nach vorne zeigt, und$\vec u$ein Vektor sein, der nach oben zeigt. Dann ist "links" die Richtung, die$\vec u \times \vec f$Punkte in. Dies ist ein Kreuzprodukt, und in der Grundschule in Mathematik / Physik wird den Schülern oft beigebracht, wie man es mit der "Rechte-Hand-Regel" auswertet, die aufgrund des Verweises auf die rechte Hand ( statt links). Das Kreuzprodukt hat jedoch eine vollkommen natürliche mathematische Definition, die keinen Bezug zur menschlichen Anatomie hat. Vermietung$\vec v = \sum_i _i \hat i$für jeden Vektor,

$$\vec u \times \vec f = \left| \begin{array}{ccc} \hat 1 & \hat 2 & \hat 3 \\ u_1 & u_2 & u_3 \\ f_1 & f_2 & f_3 \end{array} \right|$$