V roce 1924 francouzský fyzik Louis de Broglie navrhl, aby se fotony - subatomická částice, která tvoří světlo - chovaly jako částice i vlna. Tato vlastnost, známá jako „dualita částicových vln“, byla testována a bylo prokázáno, že se vztahuje na jiné subatomické částice (elektrony a neutrony), jakož i na větší a komplexnější molekuly.
Nedávno experiment provedený vědci se spoluprací QUantum Interferometry and Gravitation with Positrons and LAsers (QUPLAS) ukázal, že tato stejná vlastnost platí pro antihmotu. To bylo provedeno za použití stejného druhu interferenčního testu (aka. Double-cut experiment), který pomohl vědcům navrhnout dualitu vln částic.
Studie, která popisuje zjištění mezinárodního týmu
V minulosti byla dualita částicových vln prokázána řadou difrakčních experimentů. Výzkumný tým QUPLAS je však první, kdo stanovil vlnové chování v jednom pozitronovém interferenčním experimentu (antičástice elektronu). Tím prokázali kvantovou povahu
Experiment zahrnoval sestavu podobnou experimentu s dvojitou štěrbinou, kde částice jsou vypalovány ze zdroje skrz mřížku se dvěma štěrbinami ze zdroje směrem k detektoru citlivému na polohu. Zatímco částice pohybující se v přímých liniích by vytvářely vzor, který odpovídá mřížce, částice pohybující se jako vlny by vytvářely pruhované interferenční vzory.
Pokus se skládal ze zdokonaleného interferometru Talbot-Lau se zvětšujícím se obdobím, kontinuálního paprsku pozitronu, mikrometrické mřížky a detektoru citlivosti na polohu jaderné emulze. Pomocí tohoto nastavení byl výzkumný tým schopen poprvé vygenerovat interferenční obrazec, který odpovídal vlnám částic antihmoty.
Jako Dr. Ciro Pistillo - výzkumný pracovník Laboratoře fyziky vysokých energií (LHEP), Albert Einstein Center (AEC) na Univerzitě v Bernu a spoluautor studie - vysvětlil ve zprávě z University of Bern:
"S jaderným." emulze jsme schopni přesně určit bod dopadu jednotlivých pozitronů, což nám umožňuje rekonstruovat jejich interferometrický vzor s mikrometrickou přesností - tedy lépe než miliontina metr. “
Tato vlastnost umožnila týmu překonat hlavní omezení experimentů s antihmotou, které se skládají z nízkého toku antičástic a manipulace s paprskem. Z tohoto důvodu byl tým schopen úspěšně demonstrovat kvantově-mechanický původ antihmoty a vlnovou povahu
Například, gravitační měření může být provedeno s exotickými symetrickými atomy antihmoty hmoty (jako pozitronium). To by vědcům umožnilo otestovat teorii symetrie náboje, parity a časového zvratu (CPT); a rozšířeně, princip slabé ekvivalence pro antihmotu - princip, který leží v srdci obecné relativity, ale nikdy nebyl testován s antihmotou.
Další experimenty s antihmotovou interferometrií by také mohly řešit hořící otázku, proč ve vesmíru existuje nevyváženost hmoty a antihmoty. Díky tomuto průlomu čekají tato a další základní tajemství na další zkoumání!
