Ein Doppelspalt-Beugungsmuster erzeugt durch Sonnenlicht.Foto: Alexander Berdnikov (Wikimedia Commons)
Wissenschaftler neu eines der wichtigsten Experimente in der Geschichte der Physik—aber dieses mal, die Sie verwendet, Antimaterie statt der regulären Angelegenheit.
Alle Materie-Teilchen haben einen entsprechenden Antimaterie-Teilchen, die Aktien, die die meisten der gleichen Eigenschaften, aber ist ein Spiegelbild des Teilchens und hat die entgegengesetzte Ladung. Vor Jahrzehnten, haben Wissenschaftler festgestellt, dass, wenn regelmäßige-Materie-Teilchen übergeben durch ein paar von parallelen Schlitzen, Sie schaffen ein Interferenzmuster, als wären Sie Wellen. Das neue experiment von Forschern in Italien und in der Schweiz wenig überraschend bestätigt, dass Antimaterie die gleiche Weise verhält—aber die Durchführung der Forschung erforderlich, die überwindung einiger Schwierigkeiten.
Das Doppelspalt-experiment dient als Grundlage für unser Verständnis der Materie. Licht, wenn übergeben durch ein paar paralleler Schlitze auf einen lichtempfindlichen Detektor, zeigt ein Muster von hellen und dunklen Flecken. Dies beweist, dass sich Licht bewegt sich als Welle aus; es spaltet beim schlagen der Schlitze, und die Wellen entweder gegenseitig aufheben oder vergrößern die Stärke des Signals, das Muster erstellen. Überraschend, Strahlen-Materie-Teilchen wie Elektronen bilden auch dieses Beugungsmuster, auch wenn Sie senden die Elektronen ein zu einer Zeit. Dies zeigt die probabilistische, dual-Welle-Teilchen-Verhalten von Materie und Licht, das ist die Grundlage der Quantenmechanik.
Physiker haben bereits durchgeführt Beugung Experimente zur Antimaterie, die zeigen, dass seine dual-Welle-Teilchen-Natur, aber dieses ist die erste Vorführung des Doppelspalt-analog in Antimaterie, so das Papier, veröffentlicht in der Wissenschaft Fortschritte.
Antimaterie ist seltener als die Materie, aber es existiert hier auf der Erde am häufigsten in form von Positronen (anti-Elektronen, die von bestimmten Arten des radioaktiven Zerfalls. Das Labor für Nanostrukturierte Epitaxie und Spintronik auf Silizium – (L-NESS) – Anlage in Italien produziert einen konzentrierten Strahl von rund 5.000 Positronen pro Sekunde. Der Wissenschaftler richtete den Strahl durch zwei gold-beschichteten Silizium-Nitrid-Gittern, die jeweils mit einem unterschiedlichen Abstand zwischen den rosten. Der Strahl dann schlagen Sie einen Detektor, eine 50-Mikrometer-dicken Gelatine, die voll von Silber-Bromid-Kristalle, die diente als eine drei-dimensionale fotografische film.
Eine Entspannung der Lage, in das gel zeigt Beweis des beugungsmusters.Grafik: Sala et al (Science Fortschritte)
Bei der Analyse der Ergebnisse fanden die Forscher, dass die Antimaterie-Strahl hatte den Nachweis der zu erwartenden Interferenz-Muster, so das Papier. Sie kamen zu dem Schluss, dass Positronen geschlagen hatte, die Gitter, die in Wechselwirkung mit einander, wie es die Materie-Wellen, und zwar die erwarteten Interferenzmuster auf dem film.
Dies ist nur ein Erster Schritt für die QUPLAS (Quanten-Interferometrie mit Positronen und Laser) Programm, die sich auf die Durchführung dieser Interferenz-Muster-basierte Studien zur Antimaterie. Sie als Nächstes planen, führen Studien auf andere Antimaterie-Teilchen, wie positronium (Positronen gebundene Elektronen in ein exotisches atom) und Antiwasserstoff (antiproton umkreist durch ein positron). Schließlich, Sie hoffen darauf, Antimaterie, um Messungen von der Erde das Gravitationsfeld, und zu sehen, ob andere Gesetze der Physik halten, wenn getestet auf Antimaterie anstelle der normalen Materie, die wir kennen und lieben.
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