Šroubovat umí každý a každý také jistě ví, že závity obvykle bývají pravotočivé. Standardně se nevyrábějí levotočivé jenom proto, že většina lidí má v pravé ruce větší sílu.
V přírodě ale existují dvě mimořádně důležité struktury, které mají charakter šroubovice, a přitom se vyskytují pouze v jedné variantě točivosti. Jednou z nich je DNA, nositel genetické informace o živých organizmech. Druhou strukturou s charakterem šroubovice je neutrino. Těžko polapitelná elementární částice hmoty, která hrála klíčovou roli v rané fázi vývoje vesmíru a bez níž by hvězdy nedokázaly spalovat vodík na helium a získávat tak energii pro svůj život.
DNA je makromolekula o tvaru dvojité šroubovice. Existuje v několika formách, ale ta dominantní, B-DNA, je vždy pravotočivá. Neutrino si sice nemůžeme představit jako šroubovici v prostoru, ale tato a většina dalších elementárních částic mají charakteristiku, které se říká spin a jež je mírou rotačního pohybu částice kolem určité osy.
Hodně zjednodušeně řečeno, neutrino se chová jako káča, kterou ovšem nelze zastavit ani urychlit. Analogem směru zavrtávání šroubu je v případě elementárních částic směr, kterým se pohybují. Neutrino na rozdíl od B-DNA je ovšem pouze levotočivé. Nabízí se otázka, proč se v obou případech v přírodě vyskytuje vždy jen jedna varianta točivosti, resp. zda za touto empirickou skutečností je něco hlubšího. Jak uvidíme, v prvním případě nikoliv, zatímco v druhém ano.
Protože nejsem genetik, obrátil jsem se na několik našich předních genetiků a biochemiků s dotazem, zda je za pravotočivostí B-DNA nějaká hlubší příčina, nebo zda by mohla tato makromolekula existovat i v levotočivé variantě. Všichni konstatovali, že o žádném principu, který by levotočivou variantu zakazoval, nevědí. Zdá se tedy, že pravotočivost B-DNA je čistě důsledek první fáze vývoje živých organismů na Zemi. Podobně jako je důsledkem analogického vývoje naší sluneční soustavy směr rotace Země a dalších planet kolem Slunce. I ta by klidně mohla být opačná, podobně jako by se bez problémů daly vyrábět levotočivé šrouby.
S točivostí neutrin je situace jiná. Skutečnost, že v přírodě neexistují pravotočivá neutrina, je podle našich současných znalostí důsledkem toho, že zákony, které platí v mikrosvětě, nejsou stejné, zaměníme-li směry „vpravo“ a „vlevo“. Objev, že fyzikální zákony samy o sobě umožňují tyto dva pojmy rozlišit, byl v roce 1956 pro fyziky obrovským překvapením, neboť symetrie fyzikálních zákonů při záměně směrů „vpravo“ a „vlevo“ byla do té doby považována za samozřejmou.
Za stejně samozřejmou byla považována symetrie zákonů při záměně částice za antičástici, a i ta je v mikrosvětě narušena. Největším překvapení byl ovšem v roce 1964 objev, že zákony mikrosvěta nejsou stejné, dokonce ani když současně zaměníme „vpravo“ a „vlevo“ a „částice“ a „antičástice“.
Dnes víme, že na této asymetrii je založena sama existence vesmíru, neboť nám umožňuje pochopit, proč v něm téměř neexistuje antihmota. I když v prvotním stadiu jeho vývoje, v oné horké polévce, jež byla na počátku Velkého třesku, jí mělo být přesně tolik jako hmoty. Podle dnešních představ je tomu mimo jiné proto, že zákonitosti, jimiž se řídí mikrosvět, nejsou zcela stejné, zaměníme-li „vpravo“ a „vlevo“ a současně „částice“ a „antičástice“.
***
V přírodě existují dvě šroubovité struktury a každá se „otáčí“ pouze na jednu stranu
O autorovi| JIŘÍ CHÝLA, Autor pracuje ve Fyzikálním ústavu AV ČR částicový fyzik
