Materia bizia, molekulak, oinarrizko partikulak… mundua ispiluko irudiarekin bat ez datozen objektu “kiralez” egina dago.
Herrialde miresgarrian abenturak bizi ondoren, fikziozko Aliziak tximinia gaineko ispilua zeharkatu zuen 1871eko Lewis Carrollen liburuan (Ispiluan barrena), eta deskubritu zuen islatutako mundua bere munduaz bestelakoa zela. Deskubritu zuen liburu guztiak alderantziz idatzita zeudela eta jendea “atzerantz” bizi zela, ondorioak kausen aurretik jazotzen ziren mundu batean.
Objektuak ispiluan ezberdin ikusten direnean, zientzialariek “kiral” esaten diete. Eskuak, esaterako, kiralak dira. Imajina ezazu Alizia bere ispiluko irudiari eskua estutu nahian. Eskuin eskua ezker eskua da ispiluaren munduan, eta ezin dira behar bezala lerrokatu eskua estutzeko, atzamarrak ez dagokion alderantz tolesten direlako. (Izan ere, kiralitate hitza esku hitz grekoan du jatorria).
Aliziaren esperientziak gure unibertsoko egia sakon bat islatzen du: ezer ez da berdina ispiluan barrena. Objektu ezagun askoren portaera, molekuletatik oinarrizko partikuletara, elkarreragiten dugun ispilu-irudiaren araberakoa da.
Ispiluko esnea
Ispiluan barrena liburuaren hasieran, Alizia ispiluaren aurrean jartzen da bere katu Kitty eskuetan duela, eta beste alderantz bultzatzeko keinua egiten du. «Jakin nahi nuke ea hor barruan esnea ematen dizuten. Agian ispiluko esnea ez da edateko ona», adierazten du.
Aliziak arrazoi zuen. Liburua argitaratu baino bi hamarkada pasatxo lehenago, Louis Pasteurrek deskubritu zuen, iraungitako ardoarekin esperimentatzen ari zela, zenbait molekula kiralak izan daitezkeela. Egiturazko forma ezberdinetan aurki daitezke, ezkerrak eta eskuinak, gainjartzeko ezinezkoak direnak. Pasteurrek deskubritu zuen osagai berdinak badituzte ere, molekula kiralen ispilu bertsioek funtzio kimiko ezberdinak izan ditzaketela.
Laktosa, esnean presente dagoen azukrea, kirala da. Bi bertsioak sintetiza daitezkeen arren, organismo bizidunek ekoitzitako eta kontsumitutako azukreak beti dira eskuinak. Izan ere, ezagutzen dugun bizitzak soilik erabiltzen ditu azukre eskuinak; horregatik biratzen du beti eskuinerantz DNAaren eskailera genetikoak. Homokiralitate horren arrazoia bizitzaren jatorria lausotzen duten misterio handietako bat da oraindik ere.
Kittyk ezingo zuen ispiluko esnea digeritu. Are okerrago, esneak bakterioren bat izan balu, aurkako kiralitatean bere immunitate sistemak eta antibiotikoek ezingo lukete horren aurka borrokatu. Zientzialari nabarmenen talde batek duela gutxi ohartarazi zuen ispilu irudiak diren bizi formen sintesiaren aurka arrazoi horregatik: baten batek laborategitik ihes egingo balu, ezagutzen ditugun bizi formen defentsa mekanismoak saihets zitzakeen.
Murriztuz
Untxiaren zulotik behera, kiralitatearen arrastoak ikus ditzakegu oinarrizko partikuletan ere.
Pasteurrek molekulei buruz eginiko lana Augustin-Jean Fresnelen aurretiazko deskubrimendu batean oinarritu zen. Azken hori 1822an konturatu zen kuartzo prisma ezberdinek eragin zezaketela argiaren eremu elektrikoak bi norabideetako batean biratzea: erloju orratzen arabera edo erloju orratzen aurka. Argi partikula bakoitzak ke arrasto bat utzi ahalko balu, prisma batetik eskuineranzko ke espiral bat aterako litzateke, eta beste prisma batetik ezkerreranzko bat.
Egun, fisikarien arabera, kiralitatea oinarrizko partikula guztien oinarrizko propietate bat da, karga edo masa bezalaxe. Masarik gabeko partikulak beti mugitzen dira argiaren abiaduran, eta, gainera, denek dute berezko une angeluar bat, ziba batek bezala biratuko balute bezala. Partikulak zure hatz lodirantz badoaz, atzamarrak —eskuin eskukoak edo ezker eskukoak— kurbatzen diren norabiderantz biratuko dute.
Egoera pixka bat konplikatuagoa da masa duten partikulen kasuan, hala nola elektroiak eta quarkak. Masa duen partikula bat mantsoago mugitzen da; hori dela eta, behatzaile arin batek hura aurreratu zezakeen eta haren mugimendu norabidea alderantzikatu, eta, horrela, bere itxurazko kiralitatea alderantzikatu ere bai. Hori dela eta, masadun partikulen kiralitatea deskribatzean, fisikariek partikularen propietate kuantikoen deskribapen matematikora jotzen dute. Partikula batek bere uhin funtzio kuantikoa biratzean, ezkerrerantz edo eskuinerantz mugituko da, bere kiralitatearen arabera.
Oinarrizko partikula ia guztiek dute biki bat ispiluaren bestaldean. Karga negatiboko elektroi ezker batek antipositroia islatzen du, karga negatiboko partikula eskuin bat.
Ispiluaren munduan, Aliziak deskubritzen du logika erotu egin dela: jendeak korrika egiten du ez mugitzeko, eta ez-urtebetetzeak ospatzen dituzte jaio ez diren egun guztietan. Era berean, gure unibertsoa bere ispilu irudiaz bestelakoa da. Indar ahula —desintegrazio erradioaktiboaz arduratzen den indarra— partikula ezkerrek besterik ez dute hautematen. Horrek esan nahi du partikula batzuk mundu arruntean desintegratuko direla, baina ez dela gauza bera gertatuko ispiluko beren bikiekin.
Horrez gain, bada ispiluan aurkitzen ez duten partikula bat: neutrinoa bere forma ezkerrean besterik ez da hauteman. Partikula fisikariak ikertzen ari dira ea neutrino eskuina existitzen den edo bere ispilu irudiak identikoak diren; eta horrek azal zezakeen zergatik unibertsoak baduen zerbait, ezer ez izatearen aldean.
Jatorrizko artikulua:
Zack Savitsky. (2025). How the Universe Differs From Its Mirror Image, Quanta Magazine, 2025ko maiatzaren 25a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.