En 1924, el físico francés Louis de Broglie propuso que los fotones, la partícula subatómica que constituye la luz, se comporten como una partícula y una onda. Conocida como "dualidad onda-partícula", esta propiedad ha sido probada y se ha demostrado que se aplica con otras partículas subatómicas (electrones y neutrones), así como con moléculas más grandes y más complejas.
Recientemente, un experimento realizado por investigadores de la colaboración de la interferometría cuántica y la gravitación con positrones y LA (QUPLAS) demostró que esta misma propiedad se aplica a la antimateria. Esto se realizó utilizando el mismo tipo de prueba de interferencia (también conocido como experimento de doble rendija) que ayudó a los científicos a proponer la dualidad de onda de partículas en primer lugar.
El estudio que describe los hallazgos del equipo internacional.
En el pasado, la dualidad onda-partícula había sido probada a través de varios experimentos de difracción. Sin embargo, el equipo de investigación de QUPLAS es el primero en establecer el comportamiento de la onda en un solo experimento de interferencia de positrones (la antipartícula del electrón). Al hacerlo, demostraron la naturaleza cuántica de
El experimento incluyó una configuración similar al experimento de doble rendija, donde las partículas se disparan desde una fuente a través de una rejilla con dos rendijas desde una fuente hacia un detector sensible a la posición. Mientras que las partículas que viajan en línea recta producirían un patrón que corresponde a la rejilla, las partículas que viajan como ondas generarían un patrón de interferencia rayado.
El experimento consistió en un interferómetro Talbot-Lau mejorado con aumento de período, un haz de positrones continuo, una rejilla micrométrica y un detector sensible a la posición de la emulsión nuclear. Usando esta configuración, el equipo de investigación pudo generar, por primera vez, un patrón de interferencia que correspondía a ondas de partículas de antimateria individuales.
Como explicó el Dr. Ciro Pistillo, investigador del Laboratorio de Física de Alta Energía (LHEP), Centro Albert Einstein (AEC) de la Universidad de Berna y coautor del estudio, en una noticia de la Universidad de Berna:
"Con el nuclear emulsiones podemos determinar el punto de impacto de los positrones individuales con mucha precisión, lo que nos permite reconstruir su patrón interferométrico con precisión micrométrica, por lo tanto, mejor que millonésimo de un metro ".
Esta característica permitió al equipo superar las principales limitaciones de los experimentos de antimateria, que consisten en un bajo flujo de antipartículas y una complejidad de manipulación del haz. Debido a esto, el equipo pudo demostrar con éxito el origen mecánico-cuántico de la antimateria y la naturaleza ondulatoria de
Por ejemplo, las mediciones de gravedad podrían realizarse con átomos simétricos de materia-antimateria exótica (como el positronio). Esto permitiría a los científicos probar la teoría de la carga, la paridad y la simetría de inversión de tiempo (CPT); y, por extensión, el Principio de Equivalencia Débil para la antimateria, un principio que se encuentra en el corazón de la Relatividad General, pero que nunca se ha probado con antimateria.
Otros experimentos con interferometría de antimateria también podrían abordar la cuestión candente de por qué hay un desequilibrio de materia y antimateria en el Universo. Gracias a este avance, ¡estos y otros misterios fundamentales esperan una mayor investigación!
