Físicos da Itália e da Suíça realizaram um experimento com um pósitron, semelhante ao experimento com duas fendas e um elétron. Os pesquisadores demonstraram o paradoxo de que uma única partícula interfere em si mesma e provaram que as propriedades da mecânica quântica da antimatéria são semelhantes às da matéria comum. Os resultados do experimento são publicados no repositório arXiv.org.
De acordo com a dualidade onda-partícula, os elétrons sob diferentes condições podem manifestar as propriedades das ondas e partículas. As partículas podem ser representadas na forma de ondas de de Broglie, que caracterizam a probabilidade de encontrar um objeto em um determinado ponto do espaço. Como qualquer onda, as ondas de de Broglie, ao passarem por fendas estreitas, podem sofrer difração e interferência, nas quais duas ondas coerentes se sobrepõem, resultando em aumento ou diminuição de suas amplitudes. Assim, encontrar elétrons em certos pontos torna-se mais ou menos provável.
O padrão de interferência, como no experimento clássico de Jung, surge mesmo se as partículas forem passadas por um dispositivo com duas fendas, uma após a outra. Assim, a onda de de Broglie determina a probabilidade de uma única partícula atingir qualquer parte da tela do detector. Nesse caso, costuma-se dizer que a partícula interfere em si mesma. Embora em teoria as antipartículas devam exibir as mesmas propriedades, até agora ninguém demonstrou sua interferência na prática.
O experimento foi realizado no Laboratório Italiano de Epitaxia Nanoestruturada e Spintrônica de Silício (L-NESS). O isótopo radioativo sódio-22 foi usado como fonte de pósitrons (antipartículas de elétrons). As partículas foram aceleradas para energias de 8, 9, 11 e 14 keV e atingiram o interferômetro Talbot-Lau. O dispositivo consistia em dois colimadores (orifícios longos) projetados para produzir um feixe estreito de partículas; duas redes de difração com períodos diferentes, um detector de emulsão e um detector de raios gama que captura a radiação da aniquilação de pósitrons ao colidir com uma emulsão.
A análise das franjas de interferência obtidas quando as partículas atingiram o detector de emulsão por 120-200 horas mostraram a mesma imagem de dualidade onda-partícula que foi observada no experimento clássico com duas fendas. Segundo os cientistas, os resultados mostram que no futuro será possível criar dispositivos supersensíveis baseados no princípio de operação do interferômetro Talbot-Lau para medir a interação gravitacional anteriormente não observada da antimatéria com a matéria comum.
