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科学家首次演示反物质波干涉测量法

来源:大眼识珠    日期:2019-05-15 22:49:25     浏览:117

物质波是量子力学的一个重要特征,其中粒子除了具有粒子特性外,还具有波的性质。这种波粒二象性是法国物理学家路易·德·布罗意于1924年提出的假设。物质的波性的存在已经在电子和中子,以及更复杂的物质,甚至大分子的实验中得到了成功的证明。

反物质的波粒二象性也通过衍射实验得到了证实。然而,QUPLAS合作的研究人员现在已经建立了单正电子(反粒子对电子)干涉实验中的波行为。研究结果发表在《科学进展》杂志上。

QUPLAS的科研合作包括来自伯尔尼大学和米兰理工大学的研究人员。为了证明单正电子的波对偶性,他们使用类似于所谓的双缝实验的装置进行测量。这个装置是由包括爱因斯坦和费曼在内的物理学家提出的,在量子理论中经常被用来证明粒子的波动性质。

在实验中,正电子从一个源被引导到一个位置敏感探测器。在两者之间,有两个或多个狭缝光栅,粒子通过这些狭缝。粒子的行为类似于粒子沿直线运动,并产生与光栅完全对应的图案。如果粒子具有波的性质,则探测器上会出现条纹干涉图案,与光栅不同。这种新模式是由光源发出的波与穿过光栅的波叠加而产生的。

“我们对干涉图样能量依赖性的观察证明了它的量子力学起源,从而证明了正电子的波性,”保拉·斯坎波利教授说。

实验的成功为基于反物质干涉测量的新研究领域铺平了道路。例如,我们的目标是用外来物质——反物质对称原子,如正电子来进行重力测量。研究人员希望测试反物质弱等价原理的有效性。这一原理是广义相对论的基础,从未用反物质进行过测试。未来基于反物质干涉测量的研究领域可以为宇宙中物质和反物质的不平衡提供信息。

标签Tags: 反物质 首次 干涉

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