Античастица – и частица, и волна одновременно: подтверждено новым экспериментом

Физики давно определили, что почти все — не только формы энергии, но и каждый атом в нашем теле — существует как частицы и волны одновременно. Эта концепция известна как дуальность частиц-волн, и неоднократно подтверждалась в экспериментах.

Однако, частицы антивещества гораздо труднее изучать. Эти двойники материи возникают просто мгновенно, обычно в массивных ускорителях частиц. Только сейчас физикам удалось показать на уровне одного позитрона – античастицы электрона — что антиматерия тоже состоит одновременно из частиц и волн.

Эксперимент с двумя щелями

Чтобы показать, что позитроны также имеют природу волн, физики выполнили более сложную версию знаменитого «эксперимента с двумя щелями», который в 1927 году впервые показал, что электроны являются как частицами, так и волнами.

В эксперименте 1927 ученые выпустили поток электронов через лист с двумя щелями на нем. На другой стороне установили детектор. Если бы электроны были только частицами, они бы сформировали на детекторе узор из двух ярких линий. Но они действовали как волны, дифгарируя и образуя рассеянный узор из множества чередующихся ярких и тусклых линий.

В 1976 году физики выяснили, как продемонстрировать тот же эффект с одним электроном, доказав, что даже отдельные электроны являются волнами, которые могут интерферировать друг с другом.

Антиматерная версия

С тех пор физики уже показали, что антиматерия тоже может вести себя как волны. Но они никогда не проводили эксперимент, показывающий, что позитроны имеют волновую природу по отдельности. Проведение такого рода эксперимента дает физикам возможность изучить поведение антивещества на более глубоком, чем когда-либо, уровне.

Группа итальянских и швейцарских физиков выяснила, как генерировать пучок позитронов низкой энергии, который можно использовать для выполнения первой антиматерной версии эксперимента с двумя щелями. Когда физики направляли позитроны через более сложную систему из нескольких щелей, позитроны попадали на детектор по схеме, которую можно было бы ожидать от волн, а не от отдельных частиц.

Это наблюдение подтверждает квантово-механическое происхождение позитрона и, следовательно, его волновую природу.

По материалам LiveScience

Читайте также:

Спорное открытие, разорванные галактики и неправильная темная материя: снимки «Хаббл» в августе

Ученые нашли самую древнюю молекулу во Вселенной

Ученые ищут темную силу Вселенной