În 1924, fizicianul francez Louis de Broglie a propus ca fotonii - particula subatomică care constituie lumină - să se comporte atât ca o particulă cât și ca o undă. Cunoscută sub numele de „dualitate undă particule”, această proprietate a fost testată și s-a dovedit a fi aplicată cu alte particule subatomice (electroni și neutroni), precum și cu molecule mai mari, mai complexe.
Recent, un experiment realizat de cercetători cu colaborarea Quantum Interferometry and Gravitation with Positrons and LAsers (QUPLAS) a demonstrat că această aceeași proprietate se aplică antimateriei. Acest lucru a fost realizat folosind același tip de test de interferență (de asemenea, experiment cu dublă fanta) care i-a ajutat pe oamenii de știință să propună dualitatea undă particulă în primul rând.
Studiul care descrie rezultatele echipei internaționale
În trecut, dualitatea de particule-undă fusese dovedită printr-o serie de experimente de difracție. Cu toate acestea, echipa de cercetare QUPLAS este prima care a stabilit comportamentul de undă într-un experiment de interferență cu un singur pozitron (antiparticulul electronului). În acest sens, ei au demonstrat natura cuantică a
Experimentul a implicat o configurație similară experimentului cu fanta dublă, în care particulele sunt trase dintr-o sursă printr-o grătare cu două fante de la o sursă către un detector de poziție sensibilă. În timp ce particulele care călătoresc în linii drepte ar produce un model care corespunde grătarului, particulele care călătoresc ca undele ar genera un model de interferență în dungi.
Experimentul a constat dintr-un interferometru Talbot-Lau de mărire a perioadei, un fascicul de pozitron continuu, o grătare micrometrică și un detector sensibil pentru poziția emulsiei nucleare. Folosind această configurație, echipa de cercetare a fost în măsură să genereze - pentru prima dată - un model de interferență care să corespundă undelor particulare antimateriale.
După cum a explicat dr. Ciro Pistillo - cercetător al Laboratorului de fizică a energiei înalte (LHEP), al Centrului Albert Einstein (AEC) al Universității din Berna și coautor al studiului - într-o știre de știri a Universității din Berna:
„Cu nucleul emulsii suntem capabili să determinăm punctul de impact al pozitronilor individuali foarte precis, ceea ce ne permite să reconstruim modelul lor interferometric cu precizie micrometrică - deci mai bine decât milionime de un metru. "
Această caracteristică a permis echipei să depășească limitările principale ale experimentelor cu antimaterie, care constau într-un flux redus de antiparticule și o complexitate de manipulare a fasciculului. Din această cauză, echipa a reușit să demonstreze cu succes originea cuantico-mecanică a antimateriei și natura undei
De exemplu, măsurătorile gravitației ar putea fi efectuate cu atomi simetrici antimateri exotici de materie (cum ar fi pozitroniul). Acest lucru ar permite oamenilor de știință să testeze teoria sarcinii, parității și simetriei inversării timpului (CPT); și prin extensie, principiul echivalenței slabe pentru antimaterie - un principiu care se află în centrul relativității generale, dar nu a fost niciodată testat cu antimaterie.
Experimente suplimentare cu interferometrie antimaterie ar putea, de asemenea, aborda întrebarea arzătoare de ce există un dezechilibru de materie și antimaterie în Univers. Datorită acestei descoperiri, aceste și alte mistere fundamentale așteaptă investigații suplimentare!
