Антиматерія не просто виготовлена з античастинок, вона також зроблена з хвиль. Тепер ми знаємо, що це справедливо навіть на рівні однієї антиматеріальної частинки.
Фізики давно знають, що майже все - світло і інші форми енергії, а також кожен атом у вашому тілі - існує як частинки, так і хвилі, поняття, відоме як подвійність хвиль. Це показано знову і знову в експериментах. Але антиматеріальні частинки, ідентичні партнерам по матерії, за винятком протилежного заряду і віджиму, набагато складніше експериментувати. Ці близнюки речовини швидко злітають, як правило, у масивних прискорювачах частинок.
Але тепер фізики показали на рівні одного позитрона - антиматеріальної близнюка електрона - що антиматерія теж виготовлена як з частинок, так і з хвиль.
Щоб показати, що позитрони - це також хвилі, фізики виконали більш складну версію відомого "експерименту з подвійною щілиною", який у 1927 р. Вперше показав, що електрони - форма матерії - це і частинки, і хвилі.
У первісному експерименті з подвійною щілиною вчені випустили потік електронів через аркуш з двома щілинами на ньому, з детектора з іншого боку. Якби електрони були лише частинками, вони б сформували на детекторі дві яскраві лінії. Але вони діяли як хвилі, тому «дифракціонували», як світло, утворюючи розкидний малюнок багатьох чергуються яскравих і тьмяніших ліній. (Коли дві хвилі перекриваються, але зміщуються відносно один одного, вершини та долини хвиль скасовуються або складаються, створюючи відмітний малюнок, відомий як інтерференція. Ці типи експериментів відомі як інтерферометрія.)
У 1976 р. Фізики придумали, як продемонструвати однаковий ефект одним електроном за один раз, довівши, що навіть поодинокі електрони - це хвилі, які можуть «заважати» один одному.
З тих пір фізики показали, що, коли ви відскакуєте позитрони від поверхні, що відбиває, вони поводяться як хвилі. Але до цих пір вони ніколи не проводили експерименту з подвійною щілиною, показуючи, що окремі позитрони мають хвильову природу. Проведення такого експерименту пропонує фізикам можливості вивчити поведінку антиматерії на рівні, який є глибшим, ніж будь-коли раніше.
У цьому документі, опублікованому 3 травня в журналі Science Advances, команда італійських та швейцарських фізиків придумала, як генерувати низький енергетичний промінь позитронів, який може бути використаний для виконання першої антиматерної версії експерименту з подвійною щілиною. Коли фізики направляли позитрони через більш складну серію з декількох щілин, позитрони висаджувались на детектор за схемою, яку ви очікували від хвиль, а не окремих частинок.
"Наше спостереження… доводить квантово-механічне походження, а отже, хвильову природу позитронів", - заявила у своїй заяві фізика Паола Скамполі, фізик з політехніки в Мілані та співавтор статті.
Ця робота, писали автори, відкриває двері до нового виду експерименту "інтерферометрії". Далі вони сподіваються відповісти на запитання про хвильову природу більш складних екзотичних речовин і використають ці результати для дослідження природи гравітації в дуже малих масштабах.
