Исследователи из Токийского научного университета впервые наблюдали волновое поведение позитрония — системы, состоящей из электрона и его античастицы позитрона. Эксперимент подтвердил наличие квантовой интерференции у этого типа материи. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Концепция корпускулярно-волнового дуализма является одним из базовых принципов квантовой механики. Ранее дифракция материальных волн была экспериментально подтверждена для электронов, нейтронов, атомов гелия и крупных молекул, однако для позитрония этот эффект физически не наблюдался.
Позитроний представляет собой короткоживущую двухчастичную систему, оба компонента которой имеют одинаковую массу. Отсутствие электрического заряда и специфика быстрой аннигиляции усложняли задачу формирования стабильного пучка, необходимого для проведения дифракционных измерений в вакууме.
Для проведения эксперимента физики сначала создали отрицательно заряженные ионы позитрония, после чего использовали лазерный импульс для удаления лишнего электрона. Полученный нейтральный пучок частиц был направлен на лист графена толщиной в несколько атомных слоев.
Проходя через кристаллическую решетку графена, позитроний продемонстрировал четкую дифракционную картину на детекторах. Измерения показали, что электрон и позитрон не дифрагируют по отдельности, а взаимодействуют с препятствием согласованно как единый квантовый объект.
Примененный метод генерации позитрониевых пучков может использоваться в материаловедении для анализа поверхностей изоляторов без их повреждения. В перспективе данная технология позволит провести эксперименты по оценке гравитационного воздействия на частицы антиматерии.
Ранее Наука Mail рассказывала, как физики из ЦЕРН впервые перевезли антиматерию на грузовике.
