Antymateria jest nie tylko wykonana z antycząstek, ale również z fal. Teraz wiemy, że jest to prawdą nawet na poziomie pojedynczej cząstki antymaterii.
Fizycy od dawna wiedzą, że prawie wszystko - światło i inne formy energii, ale także każdy atom w twoim ciele - istnieje zarówno jako cząstki, jak i fale, pojęcie to znane jest jako dualizm cząstek i fal. Zostało to wielokrotnie pokazane w eksperymentach. Jednak cząstki antymaterii, które są identyczne z ich partnerami materii, z wyjątkiem ich przeciwnego ładunku i spinu, są znacznie trudniejsze do eksperymentowania. Te bliźniaki materii powstają przelotnie, zwykle w wielkich akceleratorach cząstek.
Ale teraz fizycy wykazali na poziomie pojedynczego pozytonu - bliźniaka antymaterii elektronu - że antymateria jest zbudowana zarówno z cząstek, jak i fal.
Aby pokazać, że pozytony są również falami, fizycy przeprowadzili bardziej skomplikowaną wersję słynnego „eksperymentu z podwójną szczeliną”, który w 1927 r. Po raz pierwszy wykazał, że elektrony - forma materii - są zarówno cząsteczkami, jak i falami.
W oryginalnym eksperymencie z podwójnymi szczelinami naukowcy wystrzelili strumień elektronów przez arkusz z dwiema szczelinami, z detektorem po drugiej stronie. Gdyby elektrony były tylko cząsteczkami, utworzyłyby wzór dwóch jasnych linii na detektorze. Ale działały jak fale, więc „dyfrakowały” jak światło, tworząc rozproszony wzór wielu naprzemiennych jaśniejszych i ciemniejszych linii. (Gdy dwie fale zachodzą na siebie, ale są przesunięte względem siebie, szczyty i doliny fal znoszą się lub sumują, tworząc charakterystyczny wzorzec znany jako interferencja. Tego rodzaju eksperymenty są znane jako interferometria.)
W 1976 r. Fizycy wymyślili, jak zademonstrować ten sam efekt z jednym elektronem na raz, udowadniając, że nawet pojedyncze elektrony są falami, które mogą „przeszkadzać” sobie nawzajem.
Odtąd fizycy wykazali, że kiedy odbijacie pozytony od powierzchni odbijającej, zachowują się jak fale. Ale do tej pory nigdy nie przeprowadzili eksperymentu z podwójnymi szczelinami, pokazując, że poszczególne pozytony miały charakter falowy. Przeprowadzenie tego rodzaju eksperymentu oferuje fizykom możliwość zbadania zachowania antymaterii na poziomie głębszym niż kiedykolwiek wcześniej.
W artykule opublikowanym 3 maja w czasopiśmie Science Advances zespół fizyków włoskich i szwajcarskich wymyślił, jak wygenerować niskoenergetyczną wiązkę pozytonów, którą można by wykorzystać do wykonania pierwszej wersji antymaterii eksperymentu z podwójną szczeliną. Kiedy fizycy kierowali pozytony przez bardziej złożoną serię wielu szczelin, pozytony wylądowały na detektorze we wzorze, którego można oczekiwać od fal, a nie pojedynczych cząstek.
„Nasze obserwacje… dowodzą pochodzenia kwantowo-mechanicznego, a zatem falowej natury pozytonów” - powiedziała w oświadczeniu Paola Scampoli, fizyk z Politechniki w Mediolanie i współautorka artykułu.
Praca ta, jak napisali autorzy, otwiera drzwi do nowego rodzaju eksperymentu „interferometrii”. Następnie mają nadzieję odpowiedzieć na pytania o falową naturę bardziej złożonej egzotycznej materii i wykorzystać te wyniki do zbadania natury grawitacji w bardzo małych skalach.
