Je kunt een goed idee krijgen van chiraliteit door een rechtshandige handschoen aan je linkerhand te doen - twee identieke vormen die niet over elkaar heen kunnen worden gelegd omdat ze spiegelbeelden van elkaar zijn. Deze eigenschap is gebruikelijk in ons universum, van de kleinste deeltjes tot enorme sterrenstelsels.

Hoewel de fysieke kenmerken van chirale moleculen hetzelfde zijn, slechts één van de vormen wordt over het algemeen gebruikt door levende organismen, bijvoorbeeld in DNA of aminozuren. Er zijn veel mogelijke redenen waarom deze "homochiraliteit van het leven" bestaat, maar geen consensus over de definitieve verklaring. Toch zijn de gevolgen van dit fenomeen enorm, bijvoorbeeld in de farmacologie, waar de twee spiegelbeelden van een chiraal molecuul zeer verschillende therapeutische effecten kunnen hebben.

Om de subtiele eigenschappen van spiegelmoleculen in een nieuwe studie te onthullen, een internationaal onderzoeksteam onderzocht hun foto-ionisatie, namelijk de manier waarop ze elektronen uitzenden wanneer ze door licht worden geraakt. Licht geproduceerd door een ultrasnelle laser bij Center lasers intenses et applications (CELIA, CNRS/Universiteit van Bordeaux/CEA) in Bordeaux werd circulair gepolariseerd en vervolgens gericht op kamfermoleculen. Hierdoor nam het elektromagnetische veld een regelmatige spiraalvorm aan waarvan de richting kon worden veranderd. Wanneer geraakt door dit spiraalvormige licht, een chiraal molecuul zendt een elektron uit, die ook een spiraalvormig pad volgde.

Gasvormige kamfermoleculen zijn willekeurig georiënteerd, zodat de laserstraal niet altijd het chirale molecuul aan dezelfde kant raakt, en elektronen worden in verschillende richtingen uitgezonden. Maar voor een bepaald spiegelbeeld, meer elektronen worden uitgezonden in dezelfde of tegengestelde richting als het licht, afhankelijk van de richting van de polarisatie, net zoals een moer op de een of andere manier draait, afhankelijk van in welke richting de sleutel wordt gedraaid.

Samuel Beaulieu, een doctoraat student energie en materialen onder co-supervisie van lNRS en de universiteit van Bordeaux, onderzocht met zijn collega's de bron van dit fenomeen door heel precies te meten hoe de elektronen worden uitgezonden. Hierdoor kon hij niet alleen bevestigen dat er meer elektronen in één richting worden uitgezonden, maar leidde hem er ook toe te ontdekken dat ze zeven attoseconden eerder werden uitgezonden dan in het tegenovergestelde. Dus de reactie van een kamfermolecuul geïoniseerd door circulair gepolariseerd licht is asymmetrisch.

De asymmetrische ionisatie van chirale moleculen is een mogelijke verklaring voor de homochirale aard van levende organismen. Het experiment van Samuel Beaulieu legde de eerste paar attoseconden vast van een proces dat meer dan miljarden jaren van evolutie had kunnen leiden tot een voorkeur voor bepaalde linkshandige of rechtshandige moleculen in de chemie van het leven. Er zullen andere fundamentele ontdekkingen zoals deze nodig zijn voordat we alle stappen in dit verhaal begrijpen, die plaatsvinden in attoseconden.