Antimaterie er ikke bare laget av antipartikler, den er også laget av bølger. Nå vet vi at dette stemmer også på nivået med en enkelt antimateriell partikkel.
Fysikere har visst i lang tid at omtrent alt - lys og andre former for energi, men også hvert atom i kroppen din - eksisterer som både partikler og bølger, et konsept kjent som partikkelbølgedualitet. Dette er blitt vist igjen og igjen i eksperimenter. Men antimateriepartikler, som er identiske med deres partnepartnere, bortsett fra motsatt ladning og spinn, er mye vanskeligere å eksperimentere med. Disse tvillingene av materie flyter til eksistens flyktig, vanligvis i massive partikkelakseleratorer.
Men nå har fysikere vist på nivå med en enkelt positron - en antimateriell tvilling av elektronet - at antimateria også er laget av både partikler og bølger.
For å vise at positroner også er bølger, utførte fysikerne en mer komplisert versjon av det berømte "dobbel-spalte eksperimentet", som i 1927 først viste at elektroner - en form for materie - både er partikler og bølger.
I det originale eksperimentet med dobbel spalte fyrte forskere en strøm av elektroner gjennom et ark med to spalter på seg, med en detektor på den andre siden. Hvis elektronene bare hadde vært partikler, ville de dannet et mønster av to lyse linjer på detektoren. Men de handlet som bølger, slik at de "diffrakterte" som lys, og dannet et utbredt mønster av mange vekslende lysere og dimmere linjer. (Når to bølger overlapper hverandre, men er forskjøvet i forhold til hverandre, kansellerer bølgenes topper og daler ut eller legges opp, og skaper et karakteristisk mønster kjent som interferens. Disse typer eksperimenter er kjent som interferometri.)
I 1976 fant fysikere ut hvordan de kunne demonstrere samme effekt med ett elektron om gangen, og beviste at til og med enkeltelektroner er bølger som kan "forstyrre" hverandre.
Fysikere har siden vist at når du spretter positroner fra en reflekterende overflate, oppfører de seg som bølger. Men inntil nå hadde de aldri utført et dobbeltslitt eksperiment som viste at individuelle positroner hadde en bølgende natur. Å gjøre den slags eksperiment gir fysikere muligheter til å studere oppførselen til antimaterie på et nivå som er dypere enn noen gang før.
For denne artikkelen, som ble publisert 3. mai i tidsskriftet Science Advances, fant et team av italienske og sveitsiske fysikere ut hvordan man kunne generere en lavenergi-stråle av positroner som kunne brukes til å utføre den første antimaterielle versjonen av dobbeltspalt eksperimentet. Når fysikerne ledet positronene gjennom en mer kompleks serie med flere spalter, landet positronene på detektoren i et mønster du kan forvente av bølger, ikke individuelle partikler.
"Observasjonen vår ... beviser kvantemekanisk opprinnelse og dermed bølgenes natur av positronene," sa Paola Scampoli, fysiker ved Politecnico i Milano og medforfatter av papiret, i en uttalelse.
Dette verket, forfatterne skrev, åpner for en ny type "interferometri" -eksperiment. Deretter håper de å svare på spørsmål om bølgen natur av mer kompleks eksotisk materie, og bruke disse resultatene for å undersøke tyngdekraften ved veldig små skalaer.
