Антиматерія виявилася схожою на звичайну речовину

Фізики з Італії і Швейцарії провели експеримент з позитронів, аналогічний досвіду з двома щілинами і електроном. Дослідники продемонстрували парадокс, що полягає в тому, що одиночна частка интерферирует сама з собою, і довели, що квантовомеханічні властивості антиматерії схожі на властивості звичайної речовини. Результати експерименту опубліковані в репозиторії arXiv.org.

Згідно корпускулярно-хвильовому дуалізму, електрони при різних умовах можуть виявляти властивості хвиль і частинок. Частки можуть бути представлені у вигляді хвиль де Бройля, які характеризують ймовірність знаходження об'єкта в даній точці простору. Як і будь-яка хвиля, хвилі де Бройля при проходженні через вузькі щілини можуть піддаватися дифракції та інтерференції, при якій відбувається накладення двох когерентних хвиль, внаслідок чого виникає збільшенням або зменшення їх амплітуд. Таким чином, знаходження електронів в певних точках стає більш або менш імовірним.

Інтерференційна картина, як в класичному досвіді Юнга, виникає навіть у тому випадку, якщо через пристрій з двома щілинами пропустити частинки по одній один за одним. Таким чином, хвиля де Бройля визначає ймовірність попадання одиночної частинки на будь-яку ділянку екрана детектора. У цьому випадку часто говорять, що частка интерферирует сама з собою. Хоча в теорії античастки повинні проявляти ті ж самі властивості, досі їх інтерференцію ніхто не демонстрував на практиці.

Дослід було проведено в італійській Лабораторії наноструктурной епітаксії та кремнієвої спінтроніки (L-NESS). В якості джерела позитронів (античастинок електронів) використовували радіоактивний ізотоп натрій-22. Частинки розганяли до енергії 9, 9, 11 і 14 килоэлектронвольт і потрапляли в інтерферометр Талбот-Лау. Пристрій складався з двох коліматорів (довгих отворів), призначених для одержання вузького пучка частинок; двох дифракційних граток з різними періодами, емульсійного детектора і детектора гамма-променів, що уловлює випромінювання від анігіляції позитронів при зіткненні з емульсією.

Аналіз інтерференційних смуг, отриманих при попаданні на емульсійний детектор частинок протягом 120-200 годин, продемонстрував ту ж картину корпускулярно-хвильового дуалізму, що спостерігалася в класичному експерименті з двома щілинами. За словами вчених, результати показують, що в майбутньому стане можливо створити надчутливі пристрої, засновані на принципі дії інтерферометра Талбот-Лау, для вимірювання досі не спостерігалося гравітаційної взаємодії антиматерії зі звичайною матерією.

Нагадаємо, раніше Міжнародна група фізиків, які працюють на Великому адронному колайдері вперше спостерігала розпад бозона Хіггса на два d-кварка (нижніх кварка). Це відкриття підтверджує Стандартну модель, що описує властивості елементарних частинок.

Категория: Технологии