V roku 1924 francúzsky fyzik Louis de Broglie navrhol, aby sa fotóny - subatomárna častica, ktorá predstavuje svetlo - správali ako častice aj vlna. Táto vlastnosť, známa ako „dualita časticových vĺn“, bola testovaná a ukázalo sa, že sa uplatňuje s inými subatomickými časticami (elektrónmi a neutrónmi), ako aj s väčšími a komplexnejšími molekulami.
Nedávno experiment uskutočňovaný vedcami so spoluprácou QUantum Interferometry and Gravitation with Positrons and LAsers (QUPLAS) preukázal, že táto rovnaká vlastnosť platí pre antihmotu. Uskutočnilo sa to s použitím rovnakého druhu interferenčného testu (tzv. Experiment s dvoma štrbinami), ktorý vedcom pomohol v prvom rade navrhnúť dualitu časticových vĺn.
Štúdia, ktorá popisuje zistenia medzinárodného tímu
V minulosti bola dualita časticových vĺn dokázaná pomocou mnohých difrakčných experimentov. Výskumný tím QUPLAS je však prvý, kto zistil vlnové správanie v jednom pozitrónovom (antičasticovom) elektrónovom interferenčnom experimente. Týmto spôsobom preukázali kvantovú povahu
Experiment zahŕňal zostavu podobnú experimentu s dvoma štrbinami, kde častice sú vypaľované zo zdroja cez mriežku s dvoma štrbinami zo zdroja smerom k detektoru citlivému na polohu. Zatiaľ čo častice, ktoré sa pohybujú v priamkach, by vytvorili vzor, ktorý zodpovedá mriežke, častice, ktoré sa pohybujú ako vlny, by vytvorili pruhovaný interferenčný vzor.
Pokus pozostával zo zlepšeného periférneho interferometra Talbot-Lau so zväčšujúcim sa obdobím, kontinuálneho lúča pozitrónov, mikrometrickej mriežky a detektora citlivého na polohu jadrovej emulzie. Použitím tohto nastavenia bol výskumný tím schopný po prvýkrát vygenerovať interferenčný vzorec, ktorý zodpovedal vlnám častíc antihmoty.
Ako Dr. Ciro Pistillo - výskumný pracovník Laboratória fyziky vysokých energií (LHEP), Albert Einstein Center (AEC) Bernskej univerzity a spoluautor štúdie, vysvetlil v spravodajskom príbehu univerzity v Berne:
"S jadrom." emulzie sme schopní presne určiť bod dopadu jednotlivých pozitrónov, čo nám umožňuje rekonštruovať ich interferometrický obrazec s mikrometrickou presnosťou - teda lepšie ako miliónty metrov. “
Táto vlastnosť tímu umožnila prekonať hlavné obmedzenia experimentov s antihmotou, ktoré sa skladajú z malého toku častíc a manipulácie lúča. Z tohto dôvodu bol tím schopný úspešne demonštrovať kvantovo-mechanický pôvod antihmoty a vlnovú povahu
Napríklad gravitačné merania by sa mohli vykonávať pomocou symetrických atómov exotických látok a antihmoty (napríklad pozitrónia). To by vedcom umožnilo otestovať teóriu symetrie náboja, parity a časového posunu (CPT); a dodatočne, zásada slabej ekvivalencie pre antihmotu - zásada, ktorá leží v centre všeobecnej relativity, ale nikdy nebola testovaná s antihmotou.
Ďalšie experimenty s antihmotovou interferometriou by mohli tiež riešiť horiacu otázku, prečo je vo vesmíre nerovnováha hmoty a antihmoty. Vďaka tomuto prielomu čakajú tieto a ďalšie základné tajomstvá na ďalšie skúmanie!
