En 1924, le physicien français Louis de Broglie a proposé que les photons - la particule subatomique qui constitue la lumière - se comportent à la fois comme une particule et une onde. Connue sous le nom de «dualité particule-onde», cette propriété a été testée et s'est révélée applicable à d'autres particules subatomiques (électrons et neutrons) ainsi qu'à des molécules plus grandes et plus complexes.
Récemment, une expérience menée par des chercheurs avec la collaboration QUantum Interférométrie et Gravitation avec Positrons et LAsers (QUPLAS) a démontré que cette même propriété s'applique à l'antimatière. Cela a été fait en utilisant le même type de test d'interférence (aka. Expérience à double fente) qui a aidé les scientifiques à proposer la dualité onde de particules en premier lieu.
L'étude qui décrit les résultats de l'équipe internationale
Dans le passé, la dualité particule-onde avait été prouvée par un certain nombre d'expériences de diffraction. Cependant, l'équipe de recherche QUPLAS est la première à établir le comportement des ondes dans une expérience d'interférence avec un seul positron (l'antiparticule de l'électron). Ce faisant, ils ont démontré la nature quantique de
L'expérience a impliqué une configuration similaire à l'expérience à double fente, où les particules sont tirées d'une source à travers un réseau à deux fentes d'une source vers un détecteur sensible à la position. Alors que les particules se déplaçant en ligne droite produiraient un motif correspondant au réseau, les particules se déplaçant comme des ondes généreraient un motif d'interférence rayé.
L'expérience consistait en un interféromètre Talbot-Lau à grossissement de période amélioré, un faisceau de positrons continu, un réseau micrométrique et un détecteur sensible à la position de l'émulsion nucléaire. Grâce à cette configuration, l'équipe de recherche a pu générer - pour la première fois - un motif d'interférence correspondant à des ondes de particules d'antimatière unique.
Comme l'explique le Dr Ciro Pistillo - chercheur au Laboratoire de physique des hautes énergies (LHEP), Centre Albert Einstein (AEC) de l'Université de Berne - et co-auteur de l'étude - dans un article de presse de l'Université de Berne:
«Avec le nucléaire émulsions nous sommes en mesure de déterminer très précisément le point d'impact des positons individuels, ce qui nous permet de reconstruire leur motif interférométrique avec une précision micrométrique - donc mieux que millionième d'un mètre. "
Cette fonctionnalité a permis à l'équipe de surmonter les principales limites des expériences sur l'antimatière, qui consistent en un faible flux d'antiparticules et une complexité de manipulation du faisceau. Pour cette raison, l'équipe a pu démontrer avec succès l'origine quantique-mécanique de l'antimatière et la nature ondulatoire de
Par exemple, des mesures de gravité pourraient être effectuées avec des atomes symétriques de matière exotique-antimatière (comme le positronium). Cela permettrait aux scientifiques de tester la théorie de la symétrie de charge, de parité et d'inversion du temps (CPT); et par extension, le principe d'équivalence faible pour l'antimatière - un principe qui est au cœur de la relativité générale, mais n'a jamais été testé avec l'antimatière.
De nouvelles expériences avec l'interférométrie de l'antimatière pourraient également résoudre la question brûlante de savoir pourquoi il existe un déséquilibre de la matière et de l'antimatière dans l'Univers. Grâce à cette percée, ces mystères fondamentaux et d'autres attendent une enquête plus approfondie!
