科学家首次用反物质实现双缝干涉,意义重大!

我们高中的时候知道双缝干涉实验。早先的时候，托马斯杨的双缝干涉实验有力地支持了光的波动性；现如今，双缝干涉实验被用作实验室观测量子力学里物质的波动性和粒子性。双缝干涉实验衍生出了各种各样的变种，成为各大实验室里的常客，如量子擦除实验，单独粒子干涉实验等等。

最近，科学家们又使用反物质实现了双缝干涉实验，完成了反物质干涉的第一次观测，再次证明了双缝干涉确实是量子效应造成的。

图1 实验原理图

科学家们使用Na的同位素beta衰变，得到3eV能量的正电子植入单晶钨膜上，然后通过纯静电系统把正电子加速到16keV，随后通过两个2毫米宽相隔10.2厘米的准直器，又连续通过两个硅化氮制作的衍射光栅，可以等效产生大约6μm的周期性干涉条纹。最后使用一种nuclear emulsion detector的探测器，对亚微米级粒子的干涉现象进行微米尺度分辨率的观测。

科学家们在收集到信号之后，重构出了正电子在通过两个硅化氮光栅后的三位分布（如下图），结果是条纹间隔5.85μm，和预测值相差无几。在重新采用不同的加速度后，得到类似的结果。

图2 为正电子分布结果

图3 A为不同能量的对比度分值变化，图B为四种能量的热对比图

最后，他们通过分析不同能量的的干涉图，得到不同能量的德布罗意波长变化情况（如下图），按照经典理论，它应该是不变的，所以只能用量子理论进行解释，进一步说明双缝干涉的量子性。

图4  不同能量下的响应度 虚线是经典理论预测，实线是量子预测，点是实验测量