Natürliche Händigkeit, die von innen kommt

News: Natürliche Händigkeit, die von innen kommt

Links ist nicht gleich rechts. Diese simple Weisheit aus unserer makroskopischen Welt hat ihre Gründe möglicherweise im Kosmos der subatomaren Teilchen. In einem empfindlichen Experiment haben Wissenschaftler nachgewiesen, daß bestimmte Kristalle einmal in linksdrehenden und ein anderes Mal in rechtsdrehenden Spiralen wachsen - abhängig vom Spinzustand der Teilchen in einem Materiestrahl, mit dem die Forscher die Proben beschossen haben.

Intuitiv nehmen wir an, die Natur sei symmetrisch – links oder rechts sollten keine Rolle spielen. Doch bei genauerer Betrachtung entpuppt sich diese Annahme als Irrtum. Ein bekanntes Beispiel stellt die Händigkeit der Aminosäuren in biologischen Organismen dar: Diese Bausteine der Proteine treten in einer L- und einer D-Form auf, die sich spiegelbildlich zueinander verhalten. Auch wenn durchaus D-Aminosäuren in den Zellen vorkommen, überwiegt doch bei weitem die L-Variante. Der Grund für diese Bevorzugung ist teilweise bekannt: Heutige Lebewesen bauen ihre Proteine mit Hilfe von Enzymen zusammen, in deren Bindungstaschen eben nur die L-Form paßt. Wieso die Natur jedoch ausgerechnet diese Form ausgewählt hat, weiß niemand so recht.

Auch im Bereich der subatomaren Quantenwelt gibt es eine Asymmetrie: Die als schwache Wechselwirkung bezeichnete Kraft, die für den radioaktiven Zerfall von Neutronen zu Protonen und Elektronen verantwortlich ist, verhält sich einseitig: Das ausgesandte Elektron hat stets einen Linksspin. Einige Wissenschaftler überlegten daher, ob die schwache Wechselwirkung ihre Händigkeit oder Chiralität auch Molekülen aufzwingen kann und somit vielleicht der Grund für viele Asymmetrien ist.

Robert Compton und seine Mitarbeiter von der University of Tennessee in Knoxville haben am 27. Oktober 1999 auf dem International Symposium on Cluster and Nanostructure Interfaces in Richmond, Virginia, die ersten experimentellen Befunde vorgestellt, nach denen die Händigkeit subatomarer Teilchen sich auf Atome und deren Kristallaufbau auswirken kann. Die Wissenschaftler bestrahlten Natriumchlorat (NaClO₃) mit Elektronen aus dem Zerfall von radioaktivem Strontium, was einen spiraligen Kristallaufbau im Uhrzeigersinn zur Folge hatte. Beschossen sie das Salz dagegen mit Positronen mit Rechtsspin, verliefen die meisten Spiralen gegen den Uhrzeigersinn.

Noch ist nicht klar, wie der Spinzustand des Elementarteilchens die Kristallstruktur moduliert. Doch anscheinend spiegeln sich die Eigenheiten der Kleinsten durchaus in den Werken der Großen wider.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 10.11.1999
"Ein spiegelbildlicher Signalstoff"
Spektrum Ticker vom 31.7.1998
"Der Ursprung der Einseitigkeit"

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