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科学家惊叹:反物质既是粒子也是一种波

时间:2019-06-11 10:30  编辑:眼爆科技

反物质不仅是一种粒子,也是一种波。目前我们知道,即使在单个反物质粒子的层面上,该观点也是成立的。

长期以来,物理学家就知道几乎所有事物光和其他形式的能量,还有你身体中的每一个原子,都是以粒子和波的形式存在,这是一个被称为粒子波二象性的概念。这在实验中反复被证实,但是反物质粒子,除了它们的电荷相反和旋转反向之外,它们与其物质类型是相同的,很难通过实验进行验证。这些物质孪生体很快就存在,通常在超大质量粒子加速器中产生。

目前物理学家已经在单个正电子(电子反物质孪生体)的层面上证实反物质是由粒子和波构成。

为了证实反物质即是正电子,也是波,物理学家进行了更加复杂的双缝实验,1927年,双缝实验首次证实了电子物质的一种方式,反物质即是粒子,也是一种波。

在最初的双缝实验中,科学家发射一束电子穿过一张有两个狭缝的薄片,薄片的另一侧有一个探测器。如果电子只是粒子形式,它们就会在探测器上形成两道明亮的线,但如果电子还以波的形式存在,它们就会像光一样衍射,形成许多明亮和暗淡交替光线延伸类型。当两个波重叠但相对彼此移动时,波峰和波谷将相互抵消或者叠加,形成一种独特模式,称为干涉,这种实验类型也被称为干涉测量法。

1976年,物理学家发现如何使用一个电子演示同样的效果,证实它是单个电子,也是相互干涉的波。物理学家已经证明,当你将正电子在反射表面上反弹时,其行为就像波一样。但他们未通过双缝实验证明单个正电子也具有波的特性。这样的实验为物理学家提供了最佳研究机会,能够更深层次地研究反物质行为。

这项研究报告发表在5月3日出版的《科学进展》杂志上,一支意大利和瑞士物理学家组建的研究小组找到了如何产生低能量正电子束,它可作为双缝实验中首个反物质版本。当物理学家引导正电子穿过一系列更复杂多重狭缝时,正电子落在探测器上,你会以为是来自波的图案,而不是单个粒子的图案。

研究报告合著作者、米兰理工大学物理学家保拉斯坎波利(Paola Scampoli)在一份声明中称,我们的研究观测证实正电子的量子力学起源,从而证实了正电子的波性。

斯坎波利指出,这项工作为一种新型干涉测量实验打开了大门。接下来他们希望解答关于更复杂外来物质的波的属性问题,并利用这些结果在非常小的尺度上探测引力性质。


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