[論文レビュー] P-Violation Manifested at the Molecular Level - A Simple Means for an Absolute Definition of "Left" vs. "Right"

Avshalom C. Elizur, Meir Shinitzky|ArXiv.org|Jan 3, 2006

Biofield Effects and Biophysics参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、キラル分子におけるパリティ違反を用いて、分子レベルで「左」と「右」を絶対的に定義する手法を提案する。具体的には、L-およびD-セリン誘導体を対象として、セリンミセルに生じるパリティ違反エネルギー差（PVED）の約10⁻¹⁶ kTの効果を、自己触媒的ミセル形成によって増幅することで、偏光光の回転を用いてマクロな、明確な「左」と「右」の区別を可能にする。これは慣習に依存しない普遍的な定義を提供する。

ABSTRACT

P-violation of the nuclear weak force was hitherto believed to manifest itself only in asymmetric $β$-emission due to neutron decay. Molecules with space asymmetry (like L and D amino acids) are affected by this parity violation, yielding a parity violation energy difference (PVED) between chiral isomers in the order of $10^{-16}$ ev. In specific cases, where an autocatalytic process is combined with interaction with a selective spin isomer of H$_2$O, this tiny PVED can be amplified to a macroscopic detectable level. We describe such a system through which one can transmit a universal definition of "left" and "right." The procedure is straightforward, yielding an absolute rather than a statistical definition. The argument is illustrated by paraphrasing Feynman's celebrated thought-experiment of communicating spatial directions to an alien.

研究の動機と目的

• 慣習に依存しない、根本的な物理法則に基づく「左」と「右」の絶対的かつ統計的でない定義を提供すること。
• 弱い核力によるパリティ違反（P-違反）が、キラル分子系においてマクロなレベルにまで拡大可能であることを実証すること。
• エクstralテラス知性への空間方向の通信に向けた、ファインマンの思考実験の代替として実験的に実現可能な実用的代替案を提示すること。
• 自己触媒的ミセル系における分子レベルのP-違反が、検出可能で方向性を持つ効果を生じることを確立すること。
• P-違反が普遍的な生物学的アンビオトロピーおよび基礎物理学に与える影響を検討すること。

提案手法

• L-およびD-セリンエナンチオマーのNステアロイル誘導体を合成し、同一濃度で水に溶解する。
• 透明な仕切りを備えたシリンダータイプのチューブを用意し、石英窓で密封し、空間座標を定義するためにY軸に沿って配置する。
• 固定されたX軸偏光子と回転可能なZ軸分析器を設置し、溶液を通過する光の透過を検出する。
• 純水中で偏光子を直交（90°）に設定し、光透過なしを基準として確立する。
• 各セルにセリン誘導体溶液を導入し、再び分析器を調整して光透過量を最小化する。
• 分析器を≤1°回転させ、透過光が増加する場合が「左」を示し、減少する場合が「右」を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 キラル分子におけるパリティ違反が、マクロ的かつ実験的に検出可能なレベルにまで拡大可能か？
• RQ2 慣習に依存せず、分子レベルのP-違反を用いて「左」と「右」を絶対的に定義可能か？
• RQ3 セリン誘導体における自己触媒的ミセル形成が、微小なPVEDを増幅し、測定可能な光学的回転差を生じるか？
• RQ4 L-およびD-セリンミセル間の光学的回転差が50%に達する現象は、P-違反に起因するのか、それとも他の要因に起因するのか？
• RQ5 この手法が、エクストラテラス知性との空間方向の通信に普遍的なツールとして機能可能か？

主な発見

• アミノ酸のようなキラル分子におけるパリティ違反エネルギー差（PVED）は、10⁻¹⁶ kT程度と推定され、ラセミック混合物において1エナンチオマーが10⁴～10⁵過剰となる。
• PVEDは光学的回転で直接検出するには小さすぎる。これはピコ度未満であり、熱雑音に埋もれてしまう。
• Nステアロイルセリン誘導体の自己触媒的ミセル形成により、PVED効果が増幅され、両エナンチオマーで測定可能な逆方向の光学的回転が生じる。
• L-およびD-セリンミセル間の光学的回転差は、大きさで最大50%に達し、方向の識別が可能となる。
• 提案された実験設定において、分析器を≤1°回転させた際に透過光が増加する場合が「左」を示し、減少する場合が「右」を示す。これにより、明確で普遍的な定義が得られる。
• 本手法は生物学的・文化的慣習に依存せず、物理的根拠に基づいた空間方向の絶対的定義を提供する。