Antimateria är inte bara gjord av antipartiklar, den är också gjord av vågor. Nu vet vi att detta gäller även på nivån för en enda antimateriell partikel.
Fysiker har visat under lång tid att nästan allt - ljus och andra former av energi, men också varje atom i din kropp - finns som både partiklar och vågor, ett begrepp som kallas partikelvåg-dualitet. Det har visats om och om igen i experiment. Men antimateriella partiklar, som är identiska med deras materialpartner, med undantag för deras motsatta laddning och snurra, är mycket svårare att experimentera med. Dessa tvillingar av materia flyter in i livet flyktigt, vanligtvis i massiva partikelacceleratorer.
Men nu har fysiker visat på nivån av en enda positron - en antimateriell tvilling av elektronen - att antimaterial också är gjord av både partiklar och vågor.
För att visa att positroner också är vågor, utförde fysikerna en mer komplicerad version av det berömda "dubbelslits-experimentet", som 1927 först visade att elektroner - en form av materia - är både partiklar och vågor.
I det ursprungliga experimentet med två slitsar sköt forskare en ström av elektroner genom ett ark med två slitsar på det, med en detektor på andra sidan. Om elektronerna endast hade varit partiklar skulle de ha bildat ett mönster av två ljusa linjer på detektorn. Men de agerade som vågor, så de "diffraherades" som ljus och bildade ett utspriddt mönster av många växlande ljusare och ljusare linjer. (När två vågor överlappar varandra men är förskjutna i förhållande till varandra avbryter topparna och dalarna på vågorna ut eller läggs upp, vilket skapar ett distinkt mönster som kallas interferens. Dessa typer av experiment kallas interferometri.)
1976 konstaterade fysiker hur man skulle visa samma effekt med en elektron i taget, vilket bevisade att även enstaka elektroner är vågor som kan "störa" varandra.
Fysiker har sedan dess visat att när du studsar positroner från en reflekterande yta, de uppför sig som vågor. Men fram till nu hade de aldrig genomfört ett dubbel-slits experiment som visade att individuella positroner hade en vågkaraktär. Att göra den här typen av experiment ger fysiker möjligheter att studera beteendet hos antimateria på en nivå som är djupare än någonsin tidigare.
För detta papper, som publicerades 3 maj i tidskriften Science Advances, räknade ett team av italienska och schweiziska fysiker ut hur man skulle skapa en lågenergistråle av positroner som skulle kunna användas för att utföra den första antimateriella versionen av dubbelspalt-experimentet. När fysikerna riktade positronerna genom en mer komplex serie av flera slitsar landade positronerna på detektorn i ett mönster som du kan förvänta dig av vågor, inte enskilda partiklar.
"Vår observation ... bevisar kvantmekaniskt ursprung och därmed positronernas vågkaraktär," sa Paola Scampoli, en fysiker vid Milano i Politecnico och medförfattare till tidningen, i ett uttalande.
Detta arbete, författarna skrev, öppnar dörren till en ny typ av "interferometri" -experiment. Därefter hoppas de kunna svara på frågor om mer komplex exotiskt ämnes våg och använda dessa resultat för att undersöka tyngdkraften i mycket små skalor.
