L'antimatière n'est pas seulement faite d'antiparticules, elle est aussi faite d'ondes. Nous savons maintenant que cela est vrai même au niveau d'une seule particule d'antimatière.
Les physiciens savent depuis longtemps que presque tout - la lumière et d'autres formes d'énergie, mais aussi tous les atomes de votre corps - existe à la fois sous forme de particules et d'ondes, un concept connu sous le nom de dualité onde-particule. Cela a été montré à maintes reprises lors d'expériences. Mais les particules d'antimatière, qui sont identiques à leurs partenaires de matière, à l'exception de leur charge et de leur spin opposés, sont beaucoup plus difficiles à expérimenter. Ces jumeaux de matière voltigent fugitivement, généralement dans des accélérateurs de particules massifs.
Mais maintenant, les physiciens ont montré au niveau d'un seul positron - un jumeau d'antimatière de l'électron - que l'antimatière, elle aussi, est composée à la fois de particules et d'ondes.
Pour montrer que les positrons sont aussi des ondes, les physiciens ont réalisé une version plus compliquée de la fameuse "expérience à double fente" qui, en 1927, a montré pour la première fois que les électrons - une forme de matière - sont à la fois des particules et des ondes.
Dans l'expérience originale à double fente, les scientifiques ont tiré un flux d'électrons à travers une feuille avec deux fentes dessus, avec un détecteur de l'autre côté. Si les électrons n'avaient été que des particules, ils auraient formé un motif de deux lignes lumineuses sur le détecteur. Mais ils ont agi comme des ondes, ils ont donc "diffracté" comme la lumière, formant un motif étalé de nombreuses lignes plus lumineuses et plus faibles alternées. (Lorsque deux ondes se chevauchent mais sont décalées l'une par rapport à l'autre, les pics et les vallées des ondes s'annulent ou s'additionnent, créant un motif distinctif appelé interférence. Ces types d'expériences sont appelées interférométrie.)
En 1976, les physiciens ont découvert comment démontrer le même effet avec un électron à la fois, prouvant que même des électrons simples sont des ondes qui peuvent "interférer" les unes avec les autres.
Les physiciens ont depuis montré que lorsque vous faites rebondir des positrons sur une surface réfléchissante, ils se comportent comme des ondes. Mais jusqu'à présent, ils n'avaient jamais effectué d'expérience à double fente montrant que les positons individuels avaient une nature ondulatoire. Faire ce genre d'expérience offre aux physiciens la possibilité d'étudier le comportement de l'antimatière à un niveau plus profond que jamais.
Pour cet article, publié le 3 mai dans la revue Science Advances, une équipe de physiciens italiens et suisses a découvert comment générer un faisceau de positrons à basse énergie qui pourrait être utilisé pour effectuer la première version antimatière de l'expérience à double fente. Lorsque les physiciens ont dirigé les positrons à travers une série plus complexe de fentes multiples, les positons ont atterri sur le détecteur selon un schéma que vous attendez des ondes, pas de particules individuelles.
"Notre observation… prouve l'origine quantique-mécanique et donc la nature ondulatoire des positrons", a déclaré dans un communiqué Paola Scampoli, physicienne au Politecnico de Milan et co-auteur de l'article.
Ce travail, ont écrit les auteurs, ouvre la porte à un nouveau type d'expérience «d'interférométrie». Ensuite, ils espèrent répondre aux questions sur la nature ondulatoire de la matière exotique plus complexe et utiliser ces résultats pour sonder la nature de la gravité à de très petites échelles.
