La antimateria no solo está hecha de antipartículas, también está hecha de ondas. Ahora sabemos que esto es cierto incluso al nivel de una sola partícula antimateria.
Los físicos han sabido durante mucho tiempo que casi todo, la luz y otras formas de energía, pero también cada átomo en su cuerpo, existe como partículas y ondas, un concepto conocido como dualidad de onda de partículas. Eso se ha demostrado una y otra vez en experimentos. Pero las partículas de antimateria, que son idénticas a sus compañeros de materia, a excepción de su carga y giro opuestos, son mucho más difíciles de experimentar. Estos gemelos de materia nacen fugazmente, generalmente en aceleradores de partículas masivas.
Pero ahora, los físicos han demostrado al nivel de un solo positrón, un gemelo antimateria del electrón, que la antimateria también está hecha de partículas y ondas.
Para mostrar que los positrones también son ondas, los físicos realizaron una versión más complicada del famoso "experimento de doble rendija", que en 1927 mostró por primera vez que los electrones, una forma de materia, son partículas y ondas.
En el experimento original de doble rendija, los científicos dispararon una corriente de electrones a través de una lámina con dos rendijas, con un detector en el otro lado. Si los electrones hubieran sido solo partículas, habrían formado un patrón de dos líneas brillantes en el detector. Pero actuaban como ondas, por lo que se "difractaban" como la luz, formando un patrón extendido de muchas líneas más brillantes y más tenues alternas. (Cuando dos ondas se superponen pero se desplazan una respecto de la otra, los picos y valles de las ondas se cancelan o se suman, creando un patrón distintivo conocido como interferencia. Este tipo de experimentos se conocen como interferometría).
En 1976, los físicos descubrieron cómo demostrar el mismo efecto con un electrón a la vez, demostrando que incluso los electrones individuales son ondas que pueden "interferir" entre sí.
Desde entonces, los físicos han demostrado que cuando rebotan positrones de una superficie reflectante, se comportan como ondas. Pero hasta ahora, nunca habían realizado un experimento de doble rendija que mostrara que los positrones individuales tenían una naturaleza ondulatoria. Hacer ese tipo de experimento ofrece a los físicos oportunidades para estudiar el comportamiento de la antimateria a un nivel más profundo que nunca.
Para este artículo, publicado el 3 de mayo en la revista Science Advances, un equipo de físicos italianos y suizos descubrió cómo generar un haz de positrones de baja energía que podría usarse para realizar la primera versión antimateria del experimento de doble rendija. Cuando los físicos dirigieron los positrones a través de una serie más compleja de múltiples rendijas, los positrones aterrizaron en el detector en un patrón que esperarías de las ondas, no de partículas individuales.
"Nuestra observación ... demuestra el origen de la mecánica cuántica y, por lo tanto, la naturaleza ondulatoria de los positrones", dijo en un comunicado Paola Scampoli, física del Politécnico de Milán y coautora del artículo.
Este trabajo, escribieron los autores, abre la puerta a un nuevo tipo de experimento de "interferometría". A continuación, esperan responder preguntas sobre la naturaleza ondulatoria de la materia exótica más compleja, y utilizar esos resultados para investigar la naturaleza de la gravedad a escalas muy pequeñas.
