1924. aastal tegi prantsuse füüsik Louis de Broglie ettepaneku, et footonid - subatomiline osake, mis moodustab valguse - käituvad nii osakeste kui ka lainetena. Osakeste laine duaalsusena tuntud omadust on testitud ja näidatud, et see rakendub koos teiste subatomaatiliste osakeste (elektronid ja neutronid), aga ka suuremate ja keerukamate molekulidega.
Hiljuti demonstreerisid Quantumi interferomeetria ning gravitatsiooni positronide ja laseerijatega (QUPLAS) uurijad uuringus, et sama omadus kehtib ka antimaterjali kohta. Selleks kasutati samalaadset häirete testi (teise nimega topeltpilu eksperiment), mis aitas teadlastel kõigepealt välja pakkuda osakeste laine kahesust.
Uuring, mis kirjeldab rahvusvahelise meeskonna järeldusi
Varem oli osakeste laine kahesust tõestatud paljude difraktsioonikatsete abil. QUPLASi uurimisrühm on aga esimene, kes tuvastas laine käitumise ühe positroniga (elektroni osakeste vastase osa) interferentsi katses. Seda tehes demonstreerisid nad
Katse hõlmas topeltpilu katsele sarnast seadistamist, kus osakesed tulistati allikast läbi resti kahe piluga allikast positsioonitundliku detektori poole. Kui sirgjooneliselt liikuvad osakesed annaksid restile vastava mustri, siis lainetena liikuvad osakesed tekitaksid triibulise interferentsi.
Katse koosnes täiustatud perioodi suurendusega Talbot-Lau interferomeetrist, pidevast positronkiirest, mikromeetrilisest võrest ja tuumaemulsiooni asendi suhtes tundlikust detektorist. Seda seadistust kasutades suutis uurimisrühm esmakordselt genereerida häirete mustri, mis vastas üksikutele antimaterjalide osakeste lainetele.
Nagu dr Ciro Pistillo - Berliini ülikooli Albert Einsteini keskuse (AEC) kõrge energiafüüsika labori (LHEP) teadur ja uuringu kaasautor - selgitas Berni ülikooli uudisloos:
“Tuumaenergiaga emulsioonid suudame väga täpselt kindlaks määrata üksikute positronite löögipunkti, mis võimaldab rekonstrueerida nende interferomeetrilise mustri mikromeetrilise täpsusega - seega olla parem kui miljon meetrist. ”
See funktsioon võimaldas meeskonnal üle saada antimaterjalikatsete peamistest piirangutest, mis koosnevad väikesest osakestevastasest voolavast ja kiirga manipuleerimise keerukusest. Seetõttu suutis meeskond edukalt näidata antimaterjali kvantmehaanilist päritolu ja laine olemust
Näiteks võiks gravitatsioonimõõtmisi teha eksootiliste ainete ja antimaterjalide sümmeetriliste aatomitega (nagu positronium). See võimaldaks teadlastel katsetada laengu, pariteedi ja ajapöörduse (CPT) sümmeetria teooriat; ja laiemalt - antimaterjali nõrga ekvivalentsuse põhimõte - põhimõte, mis on üldise relatiivsuse keskmes, kuid mida pole kunagi antimaterjaliga katsetatud.
Edasised katsed antimaterjalide interferomeetria abil võiksid lahendada ka põletava küsimuse, miks on universumis mateeria ja antimaterjali tasakaalustamatus. Tänu sellele läbimurdele ootavad need ja muud põhilised saladused edasist uurimist!
