A antimatéria não é apenas feita de antipartículas, é também feita de ondas. Agora sabemos que isso é verdade mesmo no nível de uma única partícula de antimatéria.
Os físicos sabem há muito tempo que quase tudo - luz e outras formas de energia, mas também todos os átomos do seu corpo - existe como partículas e ondas, um conceito conhecido como dualidade de ondas de partículas. Isso foi mostrado repetidamente em experimentos. Mas as partículas de antimatéria, que são idênticas aos seus parceiros de matéria, exceto pela carga e rotação opostas, são muito mais difíceis de experimentar. Esses gêmeos da matéria passam a existir rapidamente, geralmente em maciços aceleradores de partículas.
Mas agora, os físicos mostraram no nível de um único pósitron - um gêmeo antimatéria do elétron - que a antimatéria também é feita de partículas e ondas.
Para mostrar que os pósitrons também são ondas, os físicos realizaram uma versão mais complicada do famoso "experimento de fenda dupla", que em 1927 mostrou pela primeira vez que os elétrons - uma forma de matéria - são partículas e ondas.
No experimento original de dupla fenda, os cientistas dispararam um fluxo de elétrons através de uma folha com duas fendas, com um detector do outro lado. Se os elétrons fossem apenas partículas, teriam formado um padrão de duas linhas brilhantes no detector. Mas como agiam como ondas, "difratavam" como a luz, formando um padrão espalhado de muitas linhas alternadas, mais brilhantes e mais escuras. (Quando duas ondas se sobrepõem, mas são deslocadas uma em relação à outra, os picos e vales das ondas se cancelam ou aumentam, criando um padrão distinto conhecido como interferência. Esses tipos de experimentos são conhecidos como interferometria.)
Em 1976, os físicos descobriram como demonstrar o mesmo efeito com um elétron de cada vez, provando que mesmo elétrons únicos são ondas que podem "interferir" entre si.
Desde então, os físicos mostraram que, quando você lança pósitrons de uma superfície refletora, eles se comportam como ondas. Mas até agora, eles nunca haviam realizado um experimento de fenda dupla, mostrando que os pósitrons individuais tinham natureza de onda. Fazer esse tipo de experimento oferece aos físicos oportunidades de estudar o comportamento da antimatéria em um nível mais profundo do que nunca.
Para este artigo, publicado em 3 de maio na revista Science Advances, uma equipe de físicos italianos e suíços descobriu como gerar um feixe de pósitrons de baixa energia que poderia ser usado para executar a primeira versão antimatéria do experimento de fenda dupla. Quando os físicos direcionaram os pósitrons através de uma série mais complexa de múltiplas fendas, os pósitrons pousaram no detector em um padrão que você esperaria de ondas, não de partículas individuais.
"Nossa observação ... prova a origem da mecânica quântica e, portanto, a natureza das ondas dos pósitrons", afirmou Paola Scampoli, física do Politecnico de Milão e coautora do artigo, em comunicado.
Os autores escreveram que este trabalho abre as portas para um novo tipo de experimento de "interferometria". Em seguida, eles esperam responder a perguntas sobre a natureza das ondas de matéria exótica mais complexa e usar esses resultados para investigar a natureza da gravidade em escalas muito pequenas.
