المادة المضادة ليست مصنوعة فقط من الجسيمات المضادة ، إنها أيضًا مصنوعة من الأمواج. نحن نعلم الآن أن هذا صحيح حتى على مستوى جسيم مضاد للمادة الواحدة.
عرف الفيزيائيون منذ فترة طويلة أن كل شيء تقريبًا - الضوء وأشكال أخرى من الطاقة ، ولكن أيضًا كل ذرة في جسمك - توجد كجزيئات وموجات ، وهو مفهوم يعرف باسم ازدواجية الموجة الجسيمية. تم عرض ذلك مرارًا وتكرارًا في التجارب. لكن الجسيمات المضادة للمادة ، والتي تتطابق مع شركائها في المادة ، باستثناء شحنتها ولفها المعاكس ، تكون أكثر صعوبة في التجريب. تتأرجح هذه التوائم من المادة إلى الوجود بشكل سريع ، عادة في مسرعات الجسيمات الضخمة.
ولكن الآن ، أظهر الفيزيائيون على مستوى بوزيترون واحد - توأم مضاد للإلكترون - أن المادة المضادة أيضًا مصنوعة من الجسيمات والموجات.
لإظهار أن البوزيترونات هي أيضًا موجات ، أجرى الفيزيائيون نسخة أكثر تعقيدًا من "تجربة الشق المزدوج" الشهيرة ، والتي أظهرت في عام 1927 لأول مرة أن الإلكترونات - شكل من أشكال المادة - هي جسيمات وموجات.
في التجربة الأصلية ذات الشقين المزدوجين ، أطلق العلماء تيارًا من الإلكترونات من خلال ورقة عليها شقين ، مع كاشف على الجانب الآخر. إذا كانت الإلكترونات عبارة عن جسيمات فقط ، لكانت قد شكلت نمطًا من خطين ساطعين على الكاشف. لكنهم تصرفوا مثل الموجات ، لذا "انحرفوا" مثل الضوء ، وشكلوا نمطًا منتشرًا للعديد من الخطوط الأكثر إشراقًا وخافتة. (عندما تتداخل موجتان ولكن يتم تحويلهما بالنسبة لبعضهما البعض ، فإن قمم ووديان الموجات تلغي أو تضيف ، مما يخلق نمطًا مميزًا يعرف بالتداخل. تُعرف هذه الأنواع من التجارب باسم قياس التداخل.)
في عام 1976 ، اكتشف الفيزيائيون كيفية إظهار نفس التأثير بإلكترون واحد في كل مرة ، مما يثبت أنه حتى الإلكترونات المفردة هي موجات يمكن أن "تتداخل" مع بعضها البعض.
وقد أظهر الفيزيائيون منذ ذلك الحين أنه عندما ترتد البوزيترونات من سطح عاكس ، فإنها تتصرف مثل الموجات. لكن حتى الآن ، لم يجروا تجربة مزدوجة الشق تظهر أن البوزيترونات الفردية لها طبيعة موجية. إن القيام بهذا النوع من التجارب يوفر للفيزيائيين فرصًا لدراسة سلوك المادة المضادة على مستوى أعمق من أي وقت مضى.
بالنسبة لهذه الورقة ، المنشورة في 3 مايو في مجلة Science Advances ، اكتشف فريق من الفيزيائيين الإيطاليين والسويسريين كيفية إنشاء حزمة منخفضة الطاقة من البوزيترونات التي يمكن استخدامها لأداء النسخة الأولى من المادة المضادة للشق المزدوج. عندما وجه الفيزيائيون البوزيترونات من خلال سلسلة أكثر تعقيدًا من الشقوق المتعددة ، هبطت البوزيترونات على الكاشف في نمط تتوقعه من الموجات ، وليس الجسيمات الفردية.
وقالت باولا سكامبولي ، عالمة الفيزياء في بوليتيكنيكو بميلانو والمؤلفة المشاركة في إعداد الصحيفة في بيان "ملاحظتنا ... تثبت أصل ميكانيكي الكم وبالتالي طبيعة الموجة من البوزيترونات".
كتب المؤلفون أن هذا العمل يفتح الباب أمام نوع جديد من تجربة "قياس التداخل". بعد ذلك ، يأملون في الإجابة عن الأسئلة حول الطبيعة الموجية للمادة الغريبة الأكثر تعقيدًا ، واستخدام هذه النتائج لاستكشاف طبيعة الجاذبية على نطاقات صغيرة جدًا.
