И антиматерията може да е и частица, и вълна (видео)

НаукаOFFNews Последна промяна на 07 May 2019 в 00:00 17422 0

За първи път изследователи направиха версия на известния експеримент с двойния процеп с частици антиматерия, съобщава Science News.

Антиматерията, както и материята, могат да се държи както като частица, така и като вълна, в експеримент с позитрони, античастици на електрона.

Наблюденията показват, че позитроните могат да интерферират помежду си, т.е. да демонстрират квантово-вълнов дуализъм, според статия, публикувана в списание Science Advance.

Експериментът с двойния процеп демонстрира един от основните принципи на квантовата физика - че точковите частици също са вълни. В стандартната версия на експеримента, частиците преминават през два процепа в непроницаема бариера. На екрана от другата страна се появява интерференчна картина, типична за вълните. Гребениte и падините, излизащи от всеки прорез, взаимно се подсилват или гасят, докато се припокриват като създават на екрана редуващи се ленти с висока и ниска плътност на частиците.

Този експеримент разкрива квантово-вълновия дуализъм - свойство, открито през 1923 г. от един от основателите на квантовата физика, Луи де Бройл. Той показа, че частиците с импулс р имат “собствена” дължина на вълната, която зависи от р и константата на Планк: λdB = h/p. В дадена ситуация частиците могат да проявят вълнови свойства. Този ефект е потвърден за фотони, електрони, атоми и дори големи молекули.

Но е много трудно да се създаде силен, равномерен сноп от античастици, за да се направи експеримента с антиматерия.

Сега обаче това е постигнато и статията в Science Advances потвърждава вълновата природа на позитрона - антиматерийният двойник на електрона.

Изследователите проектират и изграждат интерферометрично устройство, пригодена за поток от ниско енергийни позитрони.

Схема на експерименталнапа установка. Кредит: S. Sala at al. / Science Advance

Позитронният поток с енергия от около 3 електрон волта се произвежда от радиоактивното разпадане на изотопа натрий-22. След това частиците се ускоряват с електростатичен ускорител до енергия от 16 килоелектронволта, като по този начин се получава строго монохроматичен позитронен лъч. Потокът преминава през две интерферометрични решетки, изработени от ленти от силициев нитрид с дебелина 700 нанометра. Разстоянието между "прътите" на решетката е около 1.2 микрона. Зад решетките има ядрено-емулсионен детектор - 50 микрона фоточувствителен филм - където античастиците променят химическата структура на кристалите на сребърния бромид на филма.

Дифракционната картина, получена в експеримента (периодът е показан в червено). Кредит: S. Sala at al. / Science Advance

Ядрено-емулсионният детектор „е като фотографски филм“, разказва съавторът на изследването Марко Джамарки (Marco Giammarchi), физик от Националния институт за ядрена физика в Милано. Разглеждането на филма под микроскоп разкрива химическите следи на позитроните.

Екипът на Джамарки открива позитронна интерференционна картина с променливи ивици с висока и ниска позитронна плътност.

Джамарки и колегите му се надяват да използват новата си техника, за да изследват природата на други антиматериални конгломерати, като позитроний.

Справка: S. Sala et al. First demonstration of antimatter wave interferometry. Science Advances. Published online May 3, 2019. doi:10.1126/sciadv.aav7610.

Източник: Antimatter keeps with quantum theory. It’s both particle and wave, Science News

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !