Antimateriale er ikke kun lavet af antipartikler, det er også lavet af bølger. Nu ved vi, at dette gælder selv på niveauet med en enkelt antimaterielle partikel.
Fysikere har i lang tid vidst, at næsten alting - lys og andre former for energi, men også ethvert atom i din krop - eksisterer som både partikler og bølger, et begreb kendt som partikelbølgedualitet. Det er blevet vist igen og igen i eksperimenter. Men antimaterielle partikler, som er identiske med deres stofpartnere, bortset fra deres modsatte ladning og spin, er meget vanskeligere at eksperimentere med. Disse tvillinger af stof flittes til eksistens flygtigt, normalt i massive partikelacceleratorer.
Men nu har fysikere vist på niveauet for en enkelt positron - en antimateriel tvilling af elektronet - at antimaterie også er lavet af både partikler og bølger.
For at vise, at positroner også er bølger, udførte fysikerne en mere kompliceret version af det berømte "dobbeltslidseksperiment", som i 1927 først viste, at elektroner - en form for stof - både er partikler og bølger.
I det originale eksperiment med dobbelt spalte fyrede forskere en strøm af elektroner gennem et ark med to spalter på det, med en en detektor på den anden side. Hvis elektronerne kun havde været partikler, ville de have dannet et mønster af to lyse linjer på detektoren. Men de handlede som bølger, så de "diffraherede" som lys og dannede et spredt mønster af mange skiftende lysere og lysere linjer. (Når to bølger overlapper hinanden, men skiftes i forhold til hinanden, annulleres bølgernes toppe og dale ud eller tilføjes, hvilket skaber et karakteristisk mønster kendt som interferens. Disse typer eksperimenter er kendt som interferometri.)
I 1976 regnede fysikere ud med, hvordan man kunne demonstrere den samme effekt med en elektron ad gangen, hvilket bevisede, at selv enkeltelektroner er bølger, der kan "forstyrre" hinanden.
Fysikere har siden vist, at når du spretter positroner fra en reflekterende overflade, opfører de sig som bølger. Men indtil nu havde de aldrig udført et dobbeltsnitseksperiment, der viste, at individuelle positroner havde en bølgekarakter. At udføre den slags eksperiment giver fysikere muligheder for at studere opførsel af antimateriale på et niveau, der er dybere end nogensinde før.
I dette dokument, der blev offentliggjort 3. maj i tidsskriftet Science Advances, regnede et team af italienske og schweiziske fysikere ud med, hvordan man kunne generere en lavenergistråle af positroner, der kunne bruges til at udføre den første antimaterielle version af dobbeltslidseksperimentet. Når fysikerne dirigerede positronerne gennem en mere kompleks række af flere spalter, landede positronerne på detektoren i et mønster, som du kunne forvente af bølger, ikke individuelle partikler.
"Vores observation ... beviser kvantemekanisk oprindelse og dermed bølgen af positronerne," sagde Paola Scampoli, fysiker ved Politecnico i Milano og medforfatter til avisen.
Dette værk, forfatterne skrev, åbner døren til en ny slags "interferometri" -eksperiment. Derefter håber de at besvare spørgsmål om bølgende karakter af mere kompleks eksotisk stof og bruge disse resultater til at undersøge tyngdekraften i meget små skalaer.
