1924-ben a francia fizikus, Louis de Broglie azt javasolta, hogy a fotonok - a szubatomom részecske, amely a fényt alkotja - viselkedjenek mind részecskeként, mind hullámként. Ezt a tulajdonságot „részecskehullám dualitásnak” nevezték, és megvizsgálták, és alkalmazható más szubatomi részecskékkel (elektronok és neutronok), valamint nagyobb, összetettebb molekulákkal.
A közelmúltban a QUantum Interferometry and Gravitation with Positron and LAsers (QUPLAS) kutatók által végzett kísérlet azt mutatta, hogy ugyanez a tulajdonság vonatkozik az antianyagokra is. Ezt ugyanazon típusú interferenciateszttel (más néven dupla résű kísérlet) végeztük, amely elősegítette a tudósoknak, hogy elsősorban a részecskehullám kettősségét javasolják.
A nemzetközi csapat megállapításait leíró tanulmány
A múltban a részecskehullám kettősségét számos diffrakciós kísérlet bizonyította. A QUPLAS kutatócsoport azonban az első, aki meghatározza a hullám viselkedését egyetlen pozitron (az elektron részecske) interferencia kísérletében. Ennek során megmutatták a
A kísérlet a kettős hasítású kísérlethez hasonló beállítást foglal magában, amikor a részecskéket forrásból egy rácson keresztül két résen keresztül forrasztják egy forrástól a helyzetérzékeny detektor felé. Míg az egyenes vonalban haladó részecskék olyan mintát eredményeznének, amely megfelel a rácsnak, addig a hullámokként mozgó részecskék csíkos interferenciamintát eredményeznek.
A kísérlet egy továbbfejlesztett, időszakonként nagyító Talbot-Lau interferométerből, folyamatos pozitronnyalábból, mikrométeres rácsból és egy nukleáris emulzió helyzetére érzékeny detektorból állt. Ennek a beállításnak a felhasználásával a kutatócsoport - első ízben - olyan interferenciamintázatot hozott létre, amely megfelel az egyes antianyag részecskehullámoknak.
Ahogyan Dr. Ciro Pistillo - a Berni Egyetem Nagy Energiafizikai Laboratóriumának (LHEP) kutatója, az Albert Einstein Központ (AEC) kutatója és a tanulmány társszerzője - egy Bern-i Egyetem hírében magyarázta:
- A nukleáris emulziók nagyon pontosan meg tudjuk határozni az egyes pozitronok ütési pontját, ami lehetővé teszi számunkra, hogy rekonstruáljuk interferometrikus mintájukat mikrométer pontossággal - tehát jobban, mint milliomos egy méter. ”
Ez a szolgáltatás lehetővé tette a csapat számára, hogy legyőzze az antianyag-kísérletek fő korlátait, amelyek alacsony részecskeellenes fluxust és sugárkezelési bonyolultságot tartalmaznak. Emiatt a csapat sikeresen be tudta mutatni az antianyag kvantummechanikai eredetét és a hullám jellegét
Például gravitációs méréseket lehet végezni egzotikus anyag-antianyag szimmetrikus atomokkal (például pozitronium). Ez lehetővé tenné a tudósok számára, hogy kipróbálják a töltés, paritás és az idő-visszafordítás (CPT) szimmetria elméletét; és kiterjesztésként az antianyagok gyenge egyenértékűségének elve - ez az elv az általános relativitás középpontjában áll, de soha nem tesztelték antianyaggal.
Az antianyag-interferometriával végzett további kísérletek arra is felvethetik a kérdést, hogy miért van az anyag és az antianyag egyensúlytalansága az univerzumban. Ennek az áttörésnek köszönhetően ezek és más alapvető rejtélyek további vizsgálatot várnak!
