Les ondes de matière constituent une caractéristique cruciale de la mécanique quantique, dans lequel les particules ont des propriétés ondulatoires en plus des caractéristiques des particules. Cette dualité onde-particule a été postulée en 1924 par le physicien français Louis de Broglie. L'existence de la propriété ondulatoire de la matière a été démontrée avec succès dans un certain nombre d'expériences avec des électrons et des neutrons, ainsi qu'avec des matières plus complexes, jusqu'aux grosses molécules.

Pour l'antimatière, la dualité onde-particule a également été prouvée par des expériences de diffraction. Cependant, les chercheurs de la collaboration QUPLAS ont maintenant établi le comportement des ondes dans une expérience d'interférence d'un seul positon (antiparticule à l'électron). Les résultats sont rapportés dans Avancées scientifiques .

La collaboration scientifique QUPLAS comprend des chercheurs de l'Université de Berne et de l'Université et Politecnico de Milan. Pour démontrer la dualité d'onde des positons simples, ils ont effectué des mesures avec une configuration similaire à l'expérience dite à double fente. Cette configuration a été suggérée par des physiciens dont Albert Einstein et Richard Feynman; il est souvent utilisé en théorie quantique pour démontrer la nature ondulatoire des particules.

Dans l'expérience, les positons étaient dirigés d'une source vers un détecteur sensible à la position. Entre, il y avait des grilles avec des motifs de deux ou plusieurs fentes à travers lesquelles les particules se déplacent. Les particules se comportant comme des particules se déplacent en lignes droites et produisent un motif correspondant exactement au réseau. Si les particules ont une nature ondulatoire, un motif d'interférence rayé apparaît au détecteur qui semble différent du réseau. Le nouveau motif est généré par la superposition des ondes émises par la source et parcourant le réseau.

Les chercheurs ont pu générer un tel motif d'interférence à partir d'ondes de particules d'antimatière uniques. Il a été obtenu grâce à un interféromètre de Talbot-Lau à grossissement de période innovant couplé à un détecteur sensible à la position de l'émulsion nucléaire. "Avec les émulsions nucléaires, nous sommes en mesure de déterminer très précisément le point d'impact des positons individuels, ce qui nous a permis de reconstituer leur schéma interférométrique avec une précision micrométrique - donc à mieux qu'un millionième de mètre, " a expliqué le Dr Ciro Pistillo du Laboratoire de physique des hautes énergies (LHEP) et du Centre Albert Einstein (AEC) de l'Université de Berne. Cette fonctionnalité a permis aux chercheurs de surmonter les principales limites des expériences sur l'antimatière, à savoir un faible flux d'antiparticules et une faible complexité de manipulation du faisceau.

"Notre observation de la dépendance énergétique du diagramme d'interférence prouve son origine quantique et donc la nature ondulatoire des positons, " explique le professeur Paola Scampoli. Le succès de l'expérience ouvre la voie à un nouveau champ d'investigation basé sur l'interférométrie antimatière. Un objectif est, par exemple, pour effectuer des mesures de gravité avec des atomes exotiques symétriques matière-antimatière tels que le positronium. Les chercheurs espèrent tester la validité du principe d'équivalence faible pour l'antimatière. Ce principe est à la base de la relativité générale et n'a jamais été testé avec l'antimatière. Les futurs domaines de recherche basés sur l'interférométrie antimatière pourraient à l'avenir fournir des informations sur le déséquilibre de la matière et de l'antimatière dans l'univers.