Phản vật chất không chỉ được tạo ra từ phản hạt, nó cũng được tạo thành từ sóng. Bây giờ chúng ta biết rằng điều này đúng ngay cả ở cấp độ của một hạt phản vật chất.
Các nhà vật lý đã biết từ lâu rằng mọi thứ - ánh sáng và các dạng năng lượng khác, nhưng cũng có mọi nguyên tử trong cơ thể bạn - tồn tại dưới dạng cả hạt và sóng, một khái niệm gọi là lưỡng tính sóng hạt. Điều đó đã được thể hiện nhiều lần trong các thí nghiệm. Nhưng các hạt phản vật chất, giống hệt với các đối tác vật chất của chúng, ngoại trừ điện tích và spin ngược chiều, thì khó thử nghiệm hơn nhiều. Những cặp song sinh này bay vào sự tồn tại thoáng qua, thường là trong các máy gia tốc hạt lớn.
Nhưng bây giờ, các nhà vật lý đã chỉ ra ở cấp độ của một positron duy nhất - một cặp phản vật chất của electron - phản vật chất đó cũng được tạo thành từ cả hạt và sóng.
Để chỉ ra rằng positron cũng là sóng, các nhà vật lý đã thực hiện một phiên bản phức tạp hơn của "thí nghiệm khe đôi" nổi tiếng, vào năm 1927 lần đầu tiên cho thấy các electron - một dạng vật chất - là cả hạt và sóng.
Trong thí nghiệm hai khe ban đầu, các nhà khoa học đã bắn một luồng electron qua một tấm có hai khe trên đó, với một máy dò ở phía bên kia. Nếu các electron chỉ là các hạt, chúng sẽ tạo thành một mô hình gồm hai vạch sáng trên máy dò. Nhưng chúng hoạt động như sóng, vì vậy chúng "nhiễu xạ" như ánh sáng, tạo thành một mô hình trải rộng của nhiều đường sáng hơn và mờ hơn xen kẽ. (Khi hai sóng trùng nhau nhưng bị dịch chuyển so với nhau, các đỉnh và thung lũng của sóng sẽ triệt tiêu hoặc cộng lại, tạo ra một mô hình đặc biệt gọi là giao thoa. Các loại thí nghiệm này được gọi là giao thoa kế.)
Năm 1976, các nhà vật lý đã tìm ra cách chứng minh hiệu ứng tương tự với một điện tử tại một thời điểm, chứng minh rằng ngay cả các điện tử đơn lẻ cũng là sóng có thể "giao thoa" với nhau.
Các nhà vật lý đã chỉ ra rằng khi bạn bật positron ra khỏi bề mặt phản chiếu, chúng hoạt động giống như sóng. Nhưng cho đến nay, họ chưa bao giờ thực hiện một thí nghiệm hai khe cho thấy các positron riêng lẻ có bản chất sóng. Thực hiện loại thí nghiệm đó cung cấp cho các nhà vật lý cơ hội nghiên cứu hành vi của phản vật chất ở mức độ sâu hơn bao giờ hết.
Đối với bài báo này, được xuất bản ngày 3 tháng 5 trên tạp chí Science Advances, một nhóm các nhà vật lý người Ý và Thụy Sĩ đã tìm ra cách tạo ra một chùm positron năng lượng thấp có thể được sử dụng để thực hiện phiên bản phản vật chất đầu tiên của thí nghiệm khe đôi. Khi các nhà vật lý hướng các positron qua một loạt nhiều khe phức tạp hơn, các positron đã hạ cánh trên máy dò theo mô hình mà bạn mong đợi từ sóng, chứ không phải các hạt riêng lẻ.
"Quan sát của chúng tôi chứng minh nguồn gốc cơ học lượng tử và do đó bản chất sóng của positron", Paola Scampoli, nhà vật lý tại Politecnico of Milano và đồng tác giả của bài báo, cho biết trong một tuyên bố.
Tác phẩm này, các tác giả đã viết, mở ra cánh cửa cho một loại thí nghiệm "giao thoa" mới. Tiếp theo, họ hy vọng sẽ trả lời các câu hỏi về bản chất sóng của vật chất kỳ lạ phức tạp hơn và sử dụng các kết quả đó để thăm dò bản chất của trọng lực ở quy mô rất nhỏ.
