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5大改变未来的超难科学挑战是什么?(2)
2025-06-27
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  2.看穿分子魔镜

  生物学中,存在着一种奇特的不对称性。很多分子具有“手性”(chiral),即分子中的原子存在两种互为镜像的排列方式。当化学家合成此类分子时,往往得到的是包含两种手性的混合物,为简单起见,分别称它们“左手分子”和“右手分子”。奇怪的是,生物细胞通常只由“左手分子”构成,但没人知道其中缘故。

  有一种解释认为,这是自然界中4种基本力中的弱力决定的。粒子物理学的标准模型预言了4种基本力,其中弱力(weak force)是核子和电子间相互作用的传递者,它对左手和右手分子有着不同的作用,而包括引力在内的其他3种基本力,对两种手征分子的作用都是相同的。法国巴黎第13大学的贝努瓦·达尔基耶(Benot Darquié)解释说,理论上,弱力会导致手性分子一种手征结构的能态(energy state)稍弱于另一手征结构,这种差异通常为1/1015~1/1020。因此,如果一种手征结构的振动频率是30THz(1THz=1012Hz),那另一手征结构的振动频率会差上几毫赫兹(mHz,10-3Hz)甚至几微赫兹(μHz,10-6Hz)。

 

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