In 1924 stelde de Franse natuurkundige Louis de Broglie voor dat fotonen - het subatomaire deeltje dat licht vormt - zich gedragen als zowel een deeltje als een golf. Bekend als "deeltje-golf dualiteit", is deze eigenschap getest en aangetoond dat deze van toepassing is op andere subatomaire deeltjes (elektronen en neutronen) en grotere, complexere moleculen.
Onlangs heeft een experiment uitgevoerd door onderzoekers met de samenwerking QUantum Interferometry and Gravitation with Positrons and LAsers (QUPLAS) aangetoond dat dezelfde eigenschap van toepassing is op antimaterie. Dit werd gedaan met behulp van hetzelfde soort interferentietest (ook bekend als een dubbelgespleten experiment) dat wetenschappers in de eerste plaats hielp om dualiteit met deeltjesgolven voor te stellen.
De studie die de bevindingen van het internationale team beschrijft
In het verleden was de deeltjesgolf dualiteit bewezen door een aantal diffractie-experimenten. Het QUPLAS-onderzoeksteam is echter de eerste die het golfgedrag in een interferentie-experiment met één positron (het antideeltje van het elektron) vaststelt. Hiermee demonstreerden ze de kwantum-aard van
Het experiment omvatte een opstelling vergelijkbaar met het experiment met dubbele spleet, waarbij deeltjes vanaf een bron worden afgevuurd door een rooster met twee spleten van een bron naar een positiegevoelige detector. Terwijl deeltjes die in rechte lijnen reizen een patroon zouden produceren dat overeenkomt met het rooster, zouden deeltjes die als golven reizen een gestreept interferentiepatroon genereren.
Het experiment bestond uit een verbeterde Talbot-Lau-interferometer met periodevergroting, een continue positronenbundel, een micrometrisch rooster en een positie-gevoelige detector voor de nucleaire emulsie. Met behulp van deze opzet kon het onderzoeksteam - voor het eerst - een interferentiepatroon genereren dat overeenkwam met afzonderlijke antimaterie-deeltjesgolven.
Zoals Dr. Ciro Pistillo - een onderzoeker bij het Laboratorium voor Hoge Energiefysica (LHEP), Albert Einstein Center (AEC) van de Universiteit van Bern, en co-auteur van de studie - uitlegde in een nieuwsbericht van de Universiteit van Bern:
'Met de nucleaire emulsies we zijn in staat om het impactpunt van individuele positronen zeer nauwkeurig te bepalen, waardoor we hun interferometrische patroon met micrometrische nauwkeurigheid kunnen reconstrueren - dus beter dan miljoenste van een meter. '
Met deze functie kon het team de belangrijkste beperkingen van antimaterie-experimenten overwinnen, die bestaan uit een lage anti-deeltjesstroom en complexiteit van straalmanipulatie. Hierdoor kon het team met succes de kwantummechanische oorsprong van antimaterie en de golfaard van aantonen
Zo zouden zwaartekrachtmetingen kunnen worden uitgevoerd met exotische materie-antimaterie symmetrische atomen (zoals positronium). Dit zou wetenschappers in staat stellen de theorie van lading, pariteit en tijdomkering (CPT) symmetrie te testen; en bij uitbreiding het zwakke equivalentieprincipe voor antimaterie - een principe dat centraal staat in de algemene relativiteitstheorie, maar dat nooit is getest met antimaterie.
Verdere experimenten met antimaterie-interferometrie zouden ook de brandende vraag kunnen beantwoorden waarom er een onevenwicht is tussen materie en antimaterie in het heelal. Dankzij deze doorbraak wachten deze en andere fundamentele mysteries op nader onderzoek!
