L'antimateria non è solo fatta di antiparticelle, è anche fatta di onde. Ora sappiamo che questo vale anche a livello di una singola particella di antimateria.
I fisici sanno da molto tempo che praticamente tutto - luce e altre forme di energia, ma anche ogni atomo nel tuo corpo - esiste sia come particelle che come onde, un concetto noto come dualità onda-particella. Ciò è stato dimostrato più volte negli esperimenti. Ma le particelle di antimateria, che sono identiche ai loro partner della materia, ad eccezione della loro carica e rotazione opposte, sono molto più difficili da sperimentare. Questi gemelli di materia si trasformano fugacemente in esistenza, di solito in enormi acceleratori di particelle.
Ma ora, i fisici hanno dimostrato a livello di un singolo positrone - un gemello di antimateria dell'elettrone - che anche l'antimateria è fatta di particelle e onde.
Per dimostrare che i positroni sono anche onde, i fisici hanno eseguito una versione più complicata del famoso "esperimento a doppia fenditura", che nel 1927 ha mostrato per la prima volta che gli elettroni - una forma di materia - sono sia particelle che onde.
Nell'esperimento originale a doppia fenditura, gli scienziati hanno sparato un flusso di elettroni attraverso un foglio con due fenditure su di esso, con un rivelatore sull'altro lato. Se gli elettroni fossero stati solo particelle, avrebbero formato un modello di due linee luminose sul rivelatore. Ma si sono comportati come onde, quindi si sono "diffratti" come luce, formando un modello disteso di molte linee più luminose e più scure alternate. (Quando due onde si sovrappongono ma si spostano l'una rispetto all'altra, i picchi e le valli delle onde si annullano o si sommano, creando un modello distintivo noto come interferenza. Questi tipi di esperimenti sono noti come interferometria.)
Nel 1976, i fisici hanno capito come dimostrare lo stesso effetto con un elettrone alla volta, dimostrando che anche i singoli elettroni sono onde che possono "interferire" tra loro.
Da allora i fisici hanno dimostrato che quando rimbalzano i positroni da una superficie riflettente, si comportano come onde. Ma fino ad ora, non avevano mai eseguito un esperimento a doppia fenditura per dimostrare che i singoli positroni avevano una natura ondulatoria. Fare questo tipo di esperimento offre ai fisici l'opportunità di studiare il comportamento dell'antimateria a un livello più profondo che mai.
Per questo articolo, pubblicato il 3 maggio sulla rivista Science Advances, un team di fisici italiani e svizzeri ha scoperto come generare un fascio di positroni a bassa energia che potrebbe essere utilizzato per eseguire la prima versione di antimateria dell'esperimento a doppia fenditura. Quando i fisici hanno diretto i positroni attraverso una serie più complessa di fenditure multiple, i positroni sono atterrati sul rivelatore secondo uno schema che ti aspetteresti dalle onde, non dalle singole particelle.
"La nostra osservazione ... dimostra l'origine quantomeccanica e quindi la natura ondulatoria dei positroni", ha affermato Paola Scampoli, fisica del Politecnico di Milano e coautrice dell'articolo.
Questo lavoro, scrivono gli autori, apre le porte a un nuovo tipo di esperimento di "interferometria". Successivamente, sperano di rispondere alle domande sulla natura ondulatoria della materia esotica più complessa e di usare questi risultati per sondare la natura della gravità su scale molto piccole.
