反物質(zhì)不僅由反粒子構(gòu)成，它還由波構(gòu)成?，F(xiàn)在我們知道，即使在單個(gè)反物質(zhì)粒子的水平上，這也是成立的。物理學(xué)家很早就知道，幾乎所有的東西（光和其他形式的能量，還有你身體里的每一個(gè)原子）都是以粒子和波的形式存在的，這是一個(gè)被稱為粒子波二象性的概念，這在實(shí)驗(yàn)中一再被證明。但是反物質(zhì)粒子，除了電荷和自旋相反之外，與它們的物質(zhì)伴侶是相同的，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)就困難得多。
這些物質(zhì)的孿生體通常在巨大粒子加速器中短暫存在。但是現(xiàn)在，物理學(xué)家已經(jīng)在單個(gè)正電子(電子的反物質(zhì)孿生體)的水平上證明了反物質(zhì)也是由粒子和波組成。為了證明正電子也是波，物理學(xué)家們對(duì)著名的“雙縫實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行了更為復(fù)雜的解釋，1927年“雙縫實(shí)驗(yàn)”首次證明了電子既是粒子又是波。在最初的雙縫實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們發(fā)射了一束電子，穿過一張有兩個(gè)狹縫的薄片，薄片的另一邊有一個(gè)探測(cè)器。如果電子只是粒子，它們就會(huì)在探測(cè)器上形成兩道明亮的線。
但它們的行為像波，所以它們像光一樣“衍射”，形成了許多明亮和暗淡交替線的展布模式(當(dāng)兩個(gè)波重疊但相對(duì)移動(dòng)時(shí)，波的波峰和波谷相互抵消或疊加，形成一種獨(dú)特的模式，稱為干涉，這類實(shí)驗(yàn)被稱為干涉術(shù))。1976年物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了如何用一個(gè)電子來演示同樣的效果，證明即使是單個(gè)電子也是相互“干擾”的波。物理學(xué)家已經(jīng)證明，當(dāng)把正電子從反射表面彈回來時(shí)，它們的行為就像波一樣。但直到現(xiàn)在，還沒有進(jìn)行過雙縫實(shí)驗(yàn)來證明單個(gè)正電子具有波的性質(zhì)。
做這樣的實(shí)驗(yàn)為物理學(xué)家提供了機(jī)會(huì)，讓他們?cè)诒纫酝魏螘r(shí)候都更深層次上研究反物質(zhì)的行為?，F(xiàn)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上的研究中，一個(gè)由意大利和瑞士物理學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)找到了如何產(chǎn)生低能正電子束的方法，這種正電子束可以用來進(jìn)行雙縫實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)反物質(zhì)版本。當(dāng)物理學(xué)家引導(dǎo)正電子穿過一系列更復(fù)雜的多重狹縫時(shí)，正電子落在探測(cè)器上的圖案，你會(huì)以為是波的圖案，而不是單個(gè)粒子的圖案。
這篇論文的作者之一、米蘭理工大學(xué)的物理學(xué)家保拉·斯坎波利(Paola Scampoli)說：我們的觀察......證明了[正電子的]量子力學(xué)起源，因而證明了正電子的波動(dòng)性質(zhì)這項(xiàng)研究為一種新型的“干涉測(cè)量”實(shí)驗(yàn)打開了大門，接下來希望能回答關(guān)于更復(fù)雜物質(zhì)的波性質(zhì)問題，并利用這些結(jié)果在非常小的尺度上探測(cè)引力性質(zhì)。
博科園-科學(xué)科普｜文: Rafi Letzter/Live Science
參考期刊文獻(xiàn):《Science Advances》
DOI: 10.1126/sciadv.aav7610
博科園-傳遞宇宙科學(xué)之美
聯(lián)系客服
