Năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie đã đề xuất rằng các photon - hạt hạ nguyên tử cấu thành ánh sáng - hành xử như cả hạt và sóng. Được biết đến với tên gọi là sóng kép của sóng hạt Hồi giáo, tính chất này đã được thử nghiệm và cho thấy áp dụng với các hạt hạ nguyên tử khác (electron và neutron) cũng như các phân tử lớn hơn, phức tạp hơn.
Gần đây, một thí nghiệm được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu với sự hợp tác Giao thoa và hấp dẫn QUantum với Positron và LAsers (QUPLAS) đã chứng minh rằng tính chất tương tự này áp dụng cho phản vật chất. Điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng cùng loại thử nghiệm giao thoa (hay còn gọi là thí nghiệm khe đôi) giúp các nhà khoa học đề xuất tính đối ngẫu sóng hạt ở vị trí đầu tiên.
Nghiên cứu mô tả các phát hiện của nhóm nghiên cứu quốc tế
Trong quá khứ, lưỡng tính sóng hạt đã được chứng minh thông qua một số thí nghiệm nhiễu xạ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu QUPLAS là những người đầu tiên thiết lập hành vi sóng trong một thí nghiệm giao thoa positron (phản hạt của electron). Làm như vậy, họ đã chứng minh bản chất lượng tử của
Thí nghiệm liên quan đến một thiết lập tương tự như thí nghiệm hai khe, trong đó các hạt được bắn ra từ một nguồn thông qua cách tử với hai khe từ nguồn tới một máy dò nhạy cảm vị trí. Trong khi các hạt di chuyển theo đường thẳng sẽ tạo ra một mô hình tương ứng với cách tử, các hạt di chuyển như sóng sẽ tạo ra mô hình giao thoa sọc.
Thí nghiệm bao gồm một giao thoa kế Talbot-Lau phóng đại thời kỳ cải tiến, chùm positron liên tục, cách tử vi mô và máy dò nhạy cảm vị trí hạt nhân. Sử dụng thiết lập này, nhóm nghiên cứu đã có thể tạo ra - lần đầu tiên - một mô hình giao thoa tương ứng với các sóng hạt phản vật chất đơn lẻ.
Như Tiến sĩ Ciro Pistillo - một nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Vật lý năng lượng cao (LHEP), Trung tâm Albert Einstein (AEC) của Đại học Bern, và là đồng tác giả của nghiên cứu - đã giải thích trong một câu chuyện thời sự của Đại học Bern:
Bên cạnh hạt nhân nhũ tương chúng tôi có thể xác định chính xác điểm tác động của từng positron cho phép chúng tôi tái cấu trúc mô hình giao thoa của chúng với độ chính xác vi mô - do đó tốt hơn một phần triệu của một mét.
Tính năng này cho phép nhóm nghiên cứu khắc phục những hạn chế chính của các thí nghiệm phản vật chất, bao gồm thông lượng phản hạt thấp và độ phức tạp thao tác chùm tia. Do đó, nhóm nghiên cứu đã có thể chứng minh thành công nguồn gốc cơ học lượng tử của phản vật chất và bản chất sóng của
Ví dụ, các phép đo trọng lực có thể được tiến hành với các nguyên tử đối xứng vật chất-phản vật chất kỳ lạ (như positronium). Điều này sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm tra lý thuyết về điện tích, tính chẵn lẻ và đối xứng ngược thời gian (CPT); và bằng cách mở rộng, Nguyên lý tương đương yếu cho phản vật chất - một nguyên tắc nằm ở trung tâm của Thuyết tương đối rộng, nhưng chưa bao giờ được thử nghiệm với phản vật chất.
Các thí nghiệm tiếp theo với giao thoa phản vật chất cũng có thể giải quyết câu hỏi cháy bỏng về lý do tại sao có sự mất cân bằng vật chất và phản vật chất trong Vũ trụ. Nhờ sự đột phá này, những điều này và những bí ẩn cơ bản khác đang chờ điều tra thêm!
