في عام 1924 ، اقترح الفيزيائي الفرنسي لويس دي بروجلي أن تتصرف الفوتونات - الجسيم دون الذري الذي يشكل الضوء - كجسيم وموجة. تُعرف هذه الخاصية ، المعروفة باسم "ازدواجية الموجة الجسيمية" ، وقد ثبت أنها قابلة للتطبيق مع جزيئات دون ذرية أخرى (إلكترونات ونيوترونات) بالإضافة إلى جزيئات أكبر وأكثر تعقيدًا.
في الآونة الأخيرة ، أثبتت تجربة أجراها باحثون بالتعاون مع قياس التداخل والجاذبية مع Positrons و LAsers (QUPLAS) أن هذه الخاصية نفسها تنطبق على المادة المضادة. تم ذلك باستخدام نفس النوع من اختبار التداخل (المعروف أيضًا باسم تجربة الشق المزدوج) التي ساعدت العلماء على اقتراح ازدواجية الموجة الجسيمية في المقام الأول.
الدراسة التي تصف نتائج الفريق الدولي
في الماضي ، تم إثبات ازدواجية الموجة الجسيمية من خلال عدد من تجارب الحيود. ومع ذلك ، فإن فريق البحث QUPLAS هو أول من أنشأ سلوك الموجة في تجربة تداخل بوزيترون واحد (الجسيم المضاد للإلكترون). من خلال القيام بذلك ، أظهروا الطبيعة الكمية
تضمنت التجربة إعدادًا مشابهًا لتجربة الشق المزدوج ، حيث يتم إطلاق الجسيمات من مصدر من خلال صريف بشقين من مصدر نحو كاشف حساس للموضع. في حين أن الجسيمات التي تسافر في خطوط مستقيمة ستنتج نمطًا يتوافق مع الشبكة ، فإن الجسيمات التي تسير مثل الموجات ستولد نمط تداخل مخطط.
اشتملت التجربة على مقياس تداخل تالبوت لاو مُحسّن ومُحسّن لفترة ، وشعاع بوزيترون مستمر ، وصريف ميكرومتر ، وكاشف حساس لموضع المستحلب النووي. باستخدام هذا الإعداد ، تمكن فريق البحث من توليد - لأول مرة - نمط تداخل يتوافق مع موجات الجسيمات المضادة للمادة الواحدة.
كما شرح الدكتور Ciro Pistillo - باحث في مختبر فيزياء الطاقة العالية (LHEP) ، مركز ألبرت أينشتاين (AEC) من جامعة برن ، ومؤلف مشارك في الدراسة - في قصة جامعة برن الإخبارية:
"مع النووية مستحلبات نحن قادرون على تحديد نقطة تأثير البوزيترونات الفردية بدقة شديدة للغاية مما يسمح لنا بإعادة بناء نمط التداخل مع دقة ميكرومترية - وبالتالي أفضل من مليون متر ".
سمحت هذه الميزة للفريق بالتغلب على القيود الرئيسية لتجارب المواد المضادة ، والتي تتكون من انخفاض تدفق الجسيمات وتعقيد معالجة الحزمة. ولهذا السبب ، تمكن الفريق من إثبات الأصل الميكانيكي الكمومي للمادة المضادة وطبيعة الموجة
على سبيل المثال ، يمكن إجراء قياسات الجاذبية باستخدام ذرات متماثلة للمواد المضادة الغريبة (مثل البوزيترونيوم). سيسمح هذا للعلماء باختبار نظرية الشحنة والتكافؤ وتناظر انعكاس الوقت (CPT) ؛ وبالتالي ، مبدأ التكافؤ الضعيف للمادة المضادة - مبدأ يقع في قلب النسبية العامة ، ولكن لم يتم اختباره أبدًا باستخدام المادة المضادة.
يمكن أيضًا للتجارب الإضافية مع قياس التداخل للمادة المضادة أن تتناول أيضًا السؤال الملح حول سبب وجود اختلال في التوازن بين المادة والمادة المضادة في الكون. بفضل هذا الإنجاز ، تنتظر هذه الألغاز الأساسية وغيرها المزيد من التحقيق!
