I fisici italiani e svizzeri hanno eseguito un esperimento con un positrone, simile all'esperimento con due fenditure e un elettrone. I ricercatori hanno dimostrato il paradosso che una singola particella interferisce con se stessa e hanno dimostrato che le proprietà meccaniche quantistiche dell'antimateria sono simili a quelle della materia ordinaria. I risultati dell'esperimento sono pubblicati nel repository arXiv.org.
Secondo la dualità onda-particella, gli elettroni in condizioni diverse possono manifestare le proprietà di onde e particelle. Le particelle possono essere rappresentate sotto forma di onde di de Broglie, che caratterizzano la probabilità di trovare un oggetto in un dato punto nello spazio. Come ogni onda, le onde di de Broglie, quando passano attraverso strette fenditure, possono subire diffrazione e interferenza, in cui due onde coerenti si sovrappongono, determinando un aumento o una diminuzione delle loro ampiezze. Pertanto, trovare elettroni in determinati punti diventa più o meno probabile.
Il modello di interferenza, come nel classico esperimento di Jung, si verifica anche se le particelle vengono fatte passare attraverso un dispositivo con due fenditure una dopo l'altra. Pertanto, l'onda di de Broglie determina la probabilità che una singola particella colpisca qualsiasi parte dello schermo del rivelatore. In questo caso, si dice spesso che la particella interferisce con se stessa. Sebbene in teoria le antiparticelle dovrebbero mostrare le stesse proprietà, finora nessuno ha dimostrato la loro interferenza nella pratica.
L'esperimento è stato condotto presso il Laboratorio Italiano di Epitassia Nanostrutturata e Spintronica del Silicio (L-NESS). L'isotopo radioattivo sodio-22 è stato utilizzato come fonte di positroni (antiparticelle di elettroni). Le particelle sono state accelerate a energie di 8, 9, 11 e 14 keV e hanno colpito l'interferometro di Talbot-Lau. Il dispositivo era costituito da due collimatori (fori lunghi) progettati per produrre uno stretto fascio di particelle; due reticoli di diffrazione con periodi diversi, un rilevatore di emulsione e un rilevatore di raggi gamma che cattura la radiazione dall'annichilazione dei positroni quando entra in collisione con un'emulsione.
L'analisi delle frange di interferenza ottenute quando le particelle colpiscono il rilevatore di emulsione per 120-200 ore hanno dimostrato la stessa immagine della dualità onda-particella osservata nell'esperimento classico con due fenditure. Secondo gli scienziati, i risultati mostrano che in futuro sarà possibile creare dispositivi supersensibili basati sul principio di funzionamento dell'interferometro di Talbot-Lau per misurare l'interazione gravitazionale dell'antimateria con la materia ordinaria precedentemente inosservata.
