Chiralité - Définition et Explications

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Introduction

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Voir « chiralité » sur le Wiktionnaire.

La chiralité (du grec ch[e]ir : main) est une importante propriété d’asymétrie dans diverses branches de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de...).

Un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné...) ou un système est appelé chiral s’il constitue l’image miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche...) d’un autre objet ou système avec lequel il ne se confond pas. De tels objets se présentent alors sous deux formes, qui sont l’image miroir l’une de l'autre, et ces paires d’images miroirs sont appelées énantiomorphes (du grec formes opposées) ou, en se référant à des molécules, des énantiomères.

Un objet non chiral est dit achiral. Il est isomorphe à son miroir avec lequel il partage les mêmes propriétés géométriques, c’est-à-dire qu’il existe un isomorphisme de l’espace dans lequel il est défini, qui transforme l'objet en lui-même.

En règle générale, les objets chiraux sont infiniment plus nombreux que les objets achiraux qui constituent des cas particuliers, souvent isolés et énumérables selon les symétries qui les définissent, mais on peut les classer en un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) fini de classes. Dans l’espace euclidien tridimensionnel, les objets géométriques finis se répartissent alors en :

  • objets chiraux dextrogyres, qui sont les images miroirs d’objets chiraux lévogyres dans une transformation isométrique ; par exemple une main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un...) droite.
  • objets chiraux lévogyres, qui sont les images miroirs d’objets chiraux dextrogyres dans une transformation isométrique ; par exemple une main gauche.
  • objets achiraux (parfois aussi appelés ambidextres), qui sont les images miroirs d’eux-mêmes dans une transformation isométrique ; par exemple la plupart des chaussettes uniformes jamais portées.

Chiralité en chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec...)

En chimie, un composé chimique est chiral s'il n'est pas superposable à son image dans un miroir. Si une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite...) est chirale, elle possède deux formes énantiomères : une lévogyre (« qui tourne à gauche », en latin laevus : gauche) et une dextrogyre (« qui tourne à droite », en latin dextro : droite) qui font tourner un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) polarisé de manière opposée.

Chiralité en physique

En physique

Un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) vectoriel a la symétrie miroir : Exemple : le champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules électriquement chargées. Un tel champ permet de déterminer en tout point de l'espace la force...) produit par un « électron miroir » est l'image dans le miroir du champ produit par l'électron. En revanche le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction,...) produit par le mouvement de l'« électron miroir » est inversé : le champ magnétique Bm derrière le miroir s'obtient en prenant l'antisymétrique du champ B devant le miroir. Cela provient de la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) du champ magnétique par un produit vectoriel ; le produit vectoriel (En mathématiques, et plus précisément en géométrie, le produit vectoriel est une opération vectorielle effectuée dans les espaces euclidiens...) n'est pas un vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet peut...), mais un tenseur (Tenseur) antisymétrique qui ne comporte que trois composantes non nulles dans un espace à trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si...) et qui peut donc être représenté par trois composantes : un pseudo-vecteur.

En physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi parfois physique des hautes énergies car...)

Les lois fondamentales de la physique doivent être chirales, sauf l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) faible qui n'est pas invariante dans la symétrie miroir sauf à remplacer les particules par leurs antiparticules ; la désintégration du kaon (Un kaon est une particule (K) de la famille des mésons, composé d'un quark et d'un anti-quark.) semble ne pas vérifier cette symétrie.

La chiralité est importante en physique des particules du fait que l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) est asymétrique pour les spins.

Or jusqu'à présent, les neutrinos détectés ont une hélicité Left (valeur de spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa charge...) projeté sur la direction du mouvement = -1/2 < 0 ) et les antineutrinos une hélicité Right (valeur de spin projeté sur la direction du mouvement = +1/2 > 0) ; on peut comprendre cette rupture de la parité (invariance pour l'inversion du système de coordonnées spatiales) par le fait que le neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.) a une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...) quasiment nulle (donc un comportement cinématique (En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le mouvement des corps, en faisant abstraction des causes du mouvement (celles-ci sont généralement modélisées par des forces et...) proche de celui de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) dans les laboratoires) et n'interagit que par la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) faible.

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