Ученые повторили один из фундаментальных физических экспериментов, использовав антиматерию

Ученые-физики из Италии и Швейцарии обновили один из самых важных экспериментов за всю историю физики, но на этот раз, вместо обычной материи в этом эксперименте были использованы частицы антивещества. Несколько десятилетий назад ученые предположили, что частицы материи обладают свойством, называемым корпускулярно-волновым дуализмом. Это означает, что эти частицы в одних условиях ведут себя как физические частицы, а при других условиях — как электромагнитные волны. Эксперимент, о котором речь шла выше, заключался в прохождении частиц материи через дифракционную решетку, серию тонких параллельных щелей, и в результате этого были получены такие образы, которые соответствуют в большей мере электромагнитным волнам, а не физическим частицам.

Двухщелевая дифракционная картина, создаваемая солнечным светом
© Александр Бердников (Wikimedia Commons)

Эксперимент с дифракционной решеткой стал базой для понимания людьми природы и принципов строения материи. Свет, проходящий сквозь дифракционную решетку, создает образ, состоящий из чередующихся ярких и темных областей. Удивительно то, что лучи из частиц, к примеру, электронов, также создают подобную дифракционную картину, проходя сквозь решетку.

Для повторения эксперимента ученые использовали позитроны, антиподы электронов, которые вырабатываются источником позитронов в лаборатории L-NESS (Laboratory for Nanostructure Epitaxy and Spintronics on Silicon), Италия. Этот источник вырабатывает луч из 5 тысяч позитронов в секунду. Луч позитронов был нацелен на дифракционные решетки из кремния, покрытого нитридом золота, при этом, ученые использовали решетки с различным шагом. Пройдя через дифракционную решетку, луч позитронов попадал на датчик из желатина, толщиной 50 микрон, объем которого был заполнен кристалликами бромида серебра и который выступал в роли трехмерной фотопленки.

В результате проведения эксперимента ученые получили ожидаемые результаты. Образы, оставленные на датчике частицами антиматерии, прошедшими сквозь дифракционную решетку, показали, что эти частицы взаимодействовали друг с другом, подобно волнам, что стало еще одним доказательством проявления корпускулярно-волнового дуализма частиц.

Проведение эксперимента является первым шагом реализации исследовательской программы QUPLAS (QUantum interferometry with Positrons and LASers), цель которой заключается в исследованиях антивещества с акцентом на волновую составляющую ее частиц. Чуть позже ученые повторят подобные эксперименты, используя другие частицы антиматерии, такие, как позитроний (позитроны, связанные с электронами в нечто наподобие экзотического атома), антиводород (антипротон, вокруг которого вращается позитрон) и др. А завершающими экспериментами программы QUPLAS станет измерение силы гравитационного поля Земли при помощи частиц антиматерии и проверка соблюдения некоторых других физических законов в случае, если частицы материи будут заменены частицами антиматерии.

Статья опубликована в журнале Science Advances  
Источник: dailytechinfo.org