Em 1924, o físico francês Louis de Broglie propôs que os fótons - a partícula subatômica que constitui a luz - se comportassem tanto como partícula quanto como onda. Conhecida como “dualidade onda-partícula”, essa propriedade foi testada e demonstrada ser aplicada a outras partículas subatômicas (elétrons e nêutrons), bem como a moléculas maiores e mais complexas.
Recentemente, um experimento conduzido por pesquisadores com a colaboração QUantum Interferometry and Gravitation with Positrons and LAsers (QUPLAS) demonstrou que essa mesma propriedade se aplica à antimatéria. Isso foi feito usando o mesmo tipo de teste de interferência (experimento de dupla fenda) que ajudou os cientistas a propor a dualidade de ondas de partículas em primeiro lugar.
O estudo que descreve as descobertas da equipe internacional
No passado, a dualidade de ondas de partículas havia sido comprovada através de várias experiências de difração. No entanto, a equipe de pesquisa QUPLAS é a primeira a estabelecer o comportamento das ondas em um único experimento de interferência de pósitron (a antipartícula do elétron). Ao fazê-lo, demonstraram a natureza quântica do
O experimento envolveu uma configuração semelhante ao experimento de dupla fenda, onde partículas são disparadas de uma fonte através de uma grade com duas fendas de uma fonte em direção a um detector sensível à posição. Enquanto as partículas que viajam em linhas retas produziriam um padrão que corresponde à grade, as partículas que viajam como ondas gerariam um padrão de interferência listrado.
O experimento consistiu em um interferômetro Talbot-Lau com aumento de período melhorado, um feixe de pósitron contínuo, uma grade micrométrica e um detector sensível à posição da emulsão nuclear. Usando essa configuração, a equipe de pesquisa conseguiu gerar - pela primeira vez - um padrão de interferência que correspondia a ondas de partículas de antimatéria únicas.
Como explicou o Dr. Ciro Pistillo - pesquisador do Laboratório de Física de Alta Energia (LHEP), Albert Einstein Center (AEC) da Universidade de Berna e coautor do estudo - em uma reportagem da Universidade de Berna:
"Com o nuclear emulsões somos capazes de determinar o ponto de impacto de pósitrons individuais com muita precisão, o que nos permite reconstruir seu padrão interferométrico com precisão micrométrica - milionésimo de um metro. "
Esse recurso permitiu à equipe superar as principais limitações dos experimentos com antimatéria, que consistem em baixo fluxo de antipartículas e complexidade na manipulação de feixes. Por esse motivo, a equipe conseguiu demonstrar com sucesso a origem mecânica quântica da antimatéria e a natureza das ondas da
Por exemplo, medidas de gravidade podem ser realizadas com átomos simétricos exóticos de matéria-antimatéria (como o positrônio). Isso permitiria aos cientistas testar a teoria da simetria de carga, paridade e inversão de tempo (CPT); e, por extensão, o Princípio de Equivalência Fraca para antimatéria - um princípio que está no coração da Relatividade Geral, mas nunca foi testado com antimatéria.
Outros experimentos com interferometria de antimatéria também poderiam abordar a questão ardente de por que há um desequilíbrio de matéria e antimatéria no Universo. Graças a essa inovação, esses e outros mistérios fundamentais aguardam uma investigação mais aprofundada!
