Physiker aus Italien und der Schweiz führten ein Experiment mit einem Positron durch, ähnlich dem Experiment mit zwei Schlitzen und einem Elektron. Die Forscher demonstrierten das Paradoxon, dass ein einzelnes Teilchen sich selbst stört, und bewiesen, dass die quantenmechanischen Eigenschaften von Antimaterie denen gewöhnlicher Materie ähnlich sind. Die Ergebnisse des Experiments werden im Repository von arXiv.org veröffentlicht.
Entsprechend der Welle-Teilchen-Dualität können Elektronen unter verschiedenen Bedingungen die Eigenschaften von Wellen und Teilchen manifestieren. Teilchen können in Form von de Broglie-Wellen dargestellt werden, die die Wahrscheinlichkeit charakterisieren, ein Objekt an einem bestimmten Punkt im Raum zu finden. Wie jede Welle können De-Broglie-Wellen beim Durchgang durch enge Schlitze Beugung und Interferenz erfahren, wobei zwei kohärente Wellen überlagert werden, was zu einer Zunahme oder Abnahme ihrer Amplituden führt. Das Finden von Elektronen an bestimmten Punkten wird daher mehr oder weniger wahrscheinlich.
Das Interferenzmuster entsteht wie im klassischen Jungschen Experiment auch dann, wenn Partikel nacheinander durch ein Gerät mit zwei Schlitzen geleitet werden. Somit bestimmt die De-Broglie-Welle die Wahrscheinlichkeit, dass ein einzelnes Teilchen auf einen Teil des Detektorbildschirms trifft. In diesem Fall wird oft gesagt, dass das Teilchen sich selbst stört. Obwohl Antiteilchen theoretisch die gleichen Eigenschaften aufweisen sollten, hat bisher niemand ihre Interferenz in der Praxis nachgewiesen.
Das Experiment wurde im italienischen Labor für nanostrukturierte Epitaxie und Siliziumspintronik (L-NESS) durchgeführt. Das radioaktive Isotop Natrium-22 wurde als Quelle für Positronen (Antiteilchen von Elektronen) verwendet. Die Teilchen wurden auf Energien von 8, 9, 11 und 14 keV beschleunigt und trafen auf das Talbot-Lau-Interferometer. Die Vorrichtung bestand aus zwei Kollimatoren (langen Löchern), die einen schmalen Partikelstrahl erzeugen sollten; zwei Beugungsgitter mit unterschiedlichen Perioden, ein Emulsionsdetektor und ein Gammastrahlendetektor, die bei Kollision mit einer Emulsion die Strahlung der Positronenvernichtung erfassen.
Die Analyse der Interferenzstreifen, die erhalten wurden, wenn Partikel 120 bis 200 Stunden lang auf den Emulsionsdetektor trafen, zeigte dasselbe Bild der Welle-Partikel-Dualität, das im klassischen Experiment mit zwei Schlitzen beobachtet wurde. Laut Wissenschaftlern zeigen die Ergebnisse, dass es in Zukunft möglich sein wird, überempfindliche Geräte auf der Grundlage des Funktionsprinzips des Talbot-Lau-Interferometers herzustellen, um die bisher nicht beobachtete Gravitationswechselwirkung von Antimaterie mit gewöhnlicher Materie zu messen.
