双缝式实验证明:反物质既是粒子又是波

时间:2019-5-6 14:10:44  来源:科技日报

    据英国《科学新闻》双周刊网站近日报道,研究人员首次使用电子的反物质——正电子,进行了著名的双缝式实验,结果表明其符合量子理论:既是粒子又是波。

    双缝式实验证明了量子物理学的基本原理之一:点状粒子也是波。该实验的标准版本如下:粒子穿过固体屏障中的一对狭缝,在另一侧的屏幕上,会出现典型的波的干涉图案。从每个狭缝出现的波峰和波谷在重叠时相互加强或相互抵消,由此会在屏幕上出现高粒子密度和低粒子密度的交替带。

    这些实验已经揭示了光子、电子、原子甚至大分子的波粒二象性。但用反物质进行实验,很难产生强大、均匀的反粒子束。不过,在最新研究中,科学家借助一种新的双缝式实验,证实了电子的反物质——正电子也具有类似波的特性。

    研究人员设计了一种装置,其中,钠的同位素钠-22的放射性衰变产生的正电子穿过两排连续的垂直杆(垂直杆的厚度不足1微米)。杆之间的间隙约为几百纳米,扮演的是传统双缝实验中狭缝的角色。正电子波朝着核乳胶探测器传播,在探测器那里,反粒子改变了溴化银晶体的化学结构。

    研究合作者、意大利米兰国家核物理研究所的物理学家马可·贾玛池说,果不其然,他们发现了正电子的干涉图案,是正电子高低密度交替的条纹。

    贾玛池及其同事希望未来利用他们的新技术探测其他反物质聚集体——电子偶素的性质,电子偶素是一个电子和一个正电子组成的类原子系统。