Antimateria ei ole vain tehty hiukkasista, se on myös aaltoja. Nyt tiedämme, että tämä pätee jopa yhden antimateriaalihiukkasen tasolla.
Fyysikot ovat jo kauan tiedneet, että melkein kaikki - valo ja muut energian muodot, mutta myös jokainen kehosi atomi - esiintyy sekä hiukkasina että aaltoina, käsite, joka tunnetaan hiukkas-aallon kaksinaisuutena. Se on osoitettu uudestaan ja uudestaan kokeissa. Mutta antimateriaalipartikkeleita, jotka ovat identtisiä niiden ainekumppaneidensa kanssa, paitsi vastakkaisella varauksellaan ja spinillä, on paljon vaikeampi kokeilla. Nämä aine kaksoset lentävät olemassaoloon ohimenevästi, yleensä massiivisissa hiukkaskiihdyttimissä.
Mutta nyt fyysikot ovat osoittaneet yhden positronin tasolla - elektronin antimateriaalikakso -, että myös antimateria on tehty sekä hiukkasista että aalloista.
Osoittaakseen, että positronit ovat myös aaltoja, fyysikot suorittivat monimutkaisemman version kuuluisasta "kaksoisviilokokeesta", joka vuonna 1927 osoitti ensin, että elektronit - eräs materiaalimuoto - ovat sekä hiukkasia että aaltoja.
Alkuperäisessä kaksiosaisessa kokeessa tutkijat ampuivat elektronivirtaa arkin läpi, jossa oli kaksi rakoa, toisella puolella olevan ilmaisimen kanssa. Jos elektronit olisivat olleet vain hiukkasia, ne olisivat muodostaneet detektorissa kahden kirkkaan viivan kuvion. Mutta ne toimivat kuin aallot, joten "diffrogoituivat" kuin valo, muodostaen levityskuvion monista vuorottelevista kirkkaimmista ja himmeimmistä viivoista. (Kun kaksi aaltoa ovat päällekkäin, mutta ovat siirrettyjä toisiinsa nähden, aaltojen huiput ja laaksot katoavat tai lisääntyvät, jolloin saadaan erottuva malli, jota kutsutaan häiriöksi. Tämän tyyppiset kokeet tunnetaan interferometriana.)
Vuonna 1976 fyysikot keksivat kuinka osoittaa sama vaikutus yhdellä elektronilla kerrallaan todistaen, että jopa yksittäiset elektronit ovat aaltoja, jotka voivat "häiritä" toisiaan.
Fyysikot ovat sittemmin osoittaneet, että kun palaat positronit heijastavasta pinnasta, ne käyttäytyvät kuin aallot. Mutta toistaiseksi he eivät ole koskaan suorittaneet kaksoisviilukoetta, joka osoitti, että yksittäisillä positronilla oli aalto luonne. Tällaisen kokeen tekeminen tarjoaa fyysikoille mahdollisuuksia tutkia antimateriaalin käyttäytymistä entistä syvemmällä tasolla.
Tätä artikkelia varten, joka julkaistiin 3. toukokuuta Science Advances -lehdessä, italialaisten ja sveitsiläisten fyysikkojen ryhmä hahmotteli, kuinka luoda vähän energiaa kuluttava positronien säde, jota voitaisiin käyttää suorittamaan kaksoisviilukokeen ensimmäinen antimateriaaliversio. Kun fyysikot ohjasivat positronit monimutkaisemman useiden rakojen sarjan läpi, positronit laskeutuivat ilmaisimeen mallissa, jonka voit odottaa aalloista, ei yksittäisistä hiukkasista.
"Havaintomme ... todistaa kvanttomekaanisen alkuperän ja siten positronien aalto-luonteen", sanoo Milanon Politecnico-fysiikan ja paperin kirjoittaja Paola Scampoli lausunnossaan.
Kirjailijoiden kirjoittama tämä työ avaa oven uudentyyppiseen "interferometria" -kokeeseen. Seuraavaksi he toivovat vastaavansa kysymyksiin monimutkaisemman eksoottisen aineen aalto-luonteesta ja käyttävät näitä tuloksia koettaakseen painovoiman luonteen hyvin pienillä mittakaavoilla.
