Violación de la paridad en moléculas quirales

Abstract

En esta tesis nos centramos en el estudio de los efectos de la interacción débil en moléculas quirales. Como es sabido, una molécula es quiral cuando ella misma y su imagen especular no se pueden superponer por medio de traslaciones o rotaciones. Las moléculas quirales presentan actividad óptica, es decir, diferente respuesta a la luz circularmente polarizada a derechas o a izquierdas, que en su aspecto dispersivo significa que el plano de luz linealmente polarizado que atraviese una muestra de moléculas de igual quiralidad sufre un giro a la derecha o a la izquierda dependiendo de si las moléculas son de una u otra quiralidad. Dicha quiralidad suele denotarse por L (de left o levógira) o R (right o dextrógira). Las dos conformaciones L y R, cada una imagen especular de la otra, son los dos enantiómeros de la molécula quiral. Uno de los problemas más fascinantes, ligado a su vez al origen de la vida, es el origen de la homoquiralidad biológica, que consiste en que las moléculas quirales de los seres vivos sólo presentan una de las dos quiralidades, estando completamente ausente la otra. Por ejemplo, todos los aminoácidos son levógiros y los azúcares dextrógiros. Se han propuesto varios mecanismos de discriminación quiral que puedan explicar dicha asimetría pero, hasta el momento, ninguno resulta suficientemente convincente. Uno de ellos es la violación de la paridad en la interacción débil, presente en átomos y moléculas. En átomos, dicha interacción se ha detectado experimentalmente mientras que en moléculas no se ha podido detectar hasta la fecha. En particular, la interacción débil predice una pequeña diferencia energética entre los dos enantiómeros de una molécula quiral (del orden de 10−16 eV) que, junto con procesos de amplificación apropiados, podría producir una discriminación quiral a favor de una única de las conformaciones, L o R. En esta tesis nos hemos centrado en el efecto de la interacción débil en moléculas quirales, no ya solo porque pudiera ser el origen de la homoquiralidad biológica, sino por la variedad de fenómenos que puede provocar en dichas moléculas, algunos de los cuales podrían emplearse para detectar experimentalmente la diferencia energética predicha entre los dos enantiómeros.