最新實(shí)驗(yàn)表明:反物質(zhì)既是粒子也是一種波
據(jù)美國(guó)生活科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道,反物質(zhì)不僅是一種粒子,也是一種波。目前我們知道,即使在單個(gè)反物質(zhì)粒子的層面上,該觀點(diǎn)也是成立的。長(zhǎng)期以來,物理學(xué)家就知道幾乎所有事物——光和其他形式的能量,還有你身體中的每一個(gè)原子,都是以粒子和波的形式存在,這是一個(gè)被稱為“粒子波二象性”的概念。 這在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)被證實(shí),但是反物質(zhì)粒子,除了它們的電荷相反和旋轉(zhuǎn)反向之外,它們與其物質(zhì)類型是相同的,很難通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。這些物質(zhì)孿生體很快就存在,通常在超大質(zhì)量粒子加速器中產(chǎn)生。 目前物理學(xué)家已經(jīng)在單個(gè)正電子(電子反物質(zhì)孿生體)的層面上證實(shí)反物質(zhì)是由粒子和波構(gòu)成。 為了證實(shí)反物質(zhì)即是正電子,也是波,物理學(xué)家進(jìn)行了更加復(fù)雜的“雙縫實(shí)驗(yàn)”,1927年,“雙縫實(shí)驗(yàn)”首次證實(shí)了電子——物質(zhì)的一種方式,反物質(zhì)即是粒子,也是一種波。 在最初的“雙縫實(shí)驗(yàn)”中,科學(xué)家發(fā)射一束電子穿過一張有兩個(gè)狹縫的薄片,薄片的另一側(cè)有一個(gè)探測(cè)器。如果電子只是粒子形式,它們就會(huì)在探測(cè)器上形成兩道明亮的線,但如果電子還以波的形式存在,它們就會(huì)像光一樣“衍射”,形成許多明亮和暗淡交替光線延伸類型。當(dāng)兩個(gè)波重疊但相對(duì)彼此移動(dòng)時(shí),波峰和波谷將相互抵消或者疊加,形成一種獨(dú)特模式,稱為“干涉”,這種實(shí)驗(yàn)類型也被稱為“干涉測(cè)量法”。 1976年,物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)如何使用一個(gè)電子演示同樣的效果,證實(shí)它是單個(gè)電子,也是相互“干涉”的波。 物理學(xué)家已經(jīng)證明,當(dāng)你將正電子在反射表面上反彈時(shí),其行為就像波一樣。但他們未通過“雙縫實(shí)驗(yàn)”證明單個(gè)正電子也具有波的特性。這樣的實(shí)驗(yàn)為物理學(xué)家提供了最佳研究機(jī)會(huì),能夠更深層次地研究反物質(zhì)行為。 這項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在5月3日出版的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上,一支意大利和瑞士物理學(xué)家組建的研究小組找到了如何產(chǎn)生低能量正電子束,它可作為“雙縫實(shí)驗(yàn)”中首個(gè)反物質(zhì)版本。當(dāng)物理學(xué)家引導(dǎo)正電子穿過一系列更復(fù)雜多重狹縫時(shí),正電子落在探測(cè)器上,你會(huì)以為是來自波的圖案,而不是單個(gè)粒子的圖案。 研究報(bào)告合著作者、米蘭理工大學(xué)物理學(xué)家保拉·斯坎波利(Paola Scampoli)在一份聲明中稱,我們的研究觀測(cè)證實(shí)正電子的量子力學(xué)起源,從而證實(shí)了正電子的波性。 斯坎波利指出,這項(xiàng)工作為一種新型“干涉測(cè)量”實(shí)驗(yàn)打開了大門。接下來他們希望解答關(guān)于更復(fù)雜外來物質(zhì)的波的屬性問題,并利用這些結(jié)果在非常小的尺度上探測(cè)引力性質(zhì)。 |