Az antianyag nem csak részecskékből készül, hanem hullámokból is. Most tudjuk, hogy ez igaz egyetlen antianyag-részecske szintjén is.
A fizikusok már régóta tudják, hogy szinte minden - a fény és az energia más formái, de a test minden atomja is részecskék és hullámokként létezik - ezt a fogalmat részecske-hullám kettősségének nevezik. Ezt újra és újra megmutatták a kísérletekben. De az antianyag részecskék, amelyek azonosak az anyagpartnereikkel, kivéve az ellenkező töltést és a centrifugálást, sokkal nehezebb kipróbálni. Ezek az anyag ikrek lélegzettel repülnek a létezésbe, általában hatalmas részecskegyorsítókban.
Most azonban a fizikusok megmutatták egy pozitron - az elektron antianyag-ikerének - szintjén, hogy az antianyag részecskékből és hullámokból is készül.
Annak bizonyítására, hogy a pozitronok szintén hullámok, a fizikusok a híres „dupla résű kísérlet” bonyolultabb változatát hajtották végre, amely 1927-ben először kimutatta, hogy az elektronok - az anyag egy formája - részecskék és hullámok is.
Az eredeti kettős résű kísérletben a tudósok egy elektronréteget egy két résen levő lapon keresztül lőttek egy másik detektorral. Ha az elektronok csak részecskék lennének, akkor két fényes vonal mintázatát képezhetik az detektoron. De úgy viselkedtek, mint a hullámok, tehát "diffraktáltak", mint a fény, és sok váltakozó, világosabb és tompabb vonalat képeztek. (Ha két hullám átfedésben van, de egymáshoz képest eltolódnak, akkor a hullámok csúcsa és völgyei kikapcsolnak vagy összeadódnak, és megkülönböztető mintát képeznek, amelyet interferenciának neveznek. Az ilyen típusú kísérleteket interferometriaként ismerjük.)
1976-ban a fizikusok kitalálták, hogyan lehet ugyanazt a hatást kimutatni egyszerre egy elektronnal, bizonyítva, hogy még az egyes elektronok olyan hullámok, amelyek "zavarhatják" egymást.
Azóta a fizikusok bebizonyították, hogy amikor a pozitronokat visszaver egy fényvisszaverő felületről, úgy viselkednek, mint hullámok. De eddig soha nem végeztek kétréses kísérletet, amely azt mutatta, hogy az egyes pozitronok hullám jellegűek. Az ilyen kísérlet végrehajtása lehetőséget ad a fizikusoknak az antianyag viselkedésének tanulmányozására, még mindig mélyebben, mint valaha.
A Science Advances folyóiratban május 3-án közzétett cikkhez olasz és svájci fizikusok egy csoportja kitalálta, hogyan állíthat elő alacsony energiájú pozitronokat, amelyek felhasználhatók a kettős résű kísérlet első antianyag-változatának végrehajtására. Amikor a fizikusok a pozitronokat egy többszörös rés komplexebb sorozatán keresztül irányították, a pozitronok olyan módon landoltak az érzékelőn, amelyet a hullámoktól elvárhatnak, nem pedig az egyes részecskékből.
"Megfigyelésünk ... bizonyítja a kvantummechanikai eredetét és így a pozitronok hullám jellegét" - nyilatkozta Paola Scampoli, a milánói Politecnico fizikusa és a cikk társszerzője.
Ez a munka, a szerzők írták, megnyitja az ajtót egy újfajta "interferometria" kísérlethez. Ezután remélik, hogy válaszolnak a bonyolultabb egzotikus anyag hullám jellegével kapcsolatos kérdésekre, és ezeket az eredményeket felhasználják a gravitáció természetének kicsi skálán történő megfigyelésére.
