Para peneliti di Tokyo University of Science telah mendemonstrasikan difraksi gelombang materi pada positronium, yaitu atom eksotis yang terbentuk dari elektron dan pasangan antimaterinya, positron. Hal ini menandai pengamatan pertama interferensi kuantum dalam sistem tersebut. Temuan yang dipublikasikan di Nature Communications ini mengonfirmasi dualitas gelombang-partikel pada positronium.
Sebuah tim yang dipimpin oleh Profesor Yasuyuki Nagashima, bersama dengan Associate Professor Yugo Nagata dan Dr. Riki Mikami di Tokyo University of Science di Jepang, menghasilkan berkas atom positronium berkualitas tinggi. Mereka menciptakan ion positronium bermuatan negatif dan menggunakan pulsa laser untuk melepaskan elektron tambahan, sehingga menghasilkan aliran yang bergerak cepat, netral, dan koheren. Berkas ini, dengan energi hingga 3,3 keV, diarahkan ke lembaran grafena tipis di lingkungan vakum ultra-tinggi, di mana beberapa atom positronium melewatinya dan menghasilkan pola difraksi yang jelas pada detektor. Hal ini menunjukkan adanya interferensi menyerupai gelombang sebagai objek kuantum terpadu, bukan sebagai partikel elektron dan positron yang terpisah. Jarak atom pada grafena sesuai dengan panjang gelombang de Broglie positronium, yang memungkinkan pengamatan efek kuantum ini, yang sebelumnya pernah terlihat pada elektron, neutron, dan molekul yang lebih besar, namun belum pernah pada positronium hingga saat ini. Positronium, yang mengalami swa-anihilasi dengan cepat, berperilaku sebagai atom netral sebelum hal itu terjadi, sehingga ideal untuk penelitian semacam ini. Kontrol presisi eksperimen terhadap energi, arah, dan koherensi berkas menghasilkan hasil yang lebih tajam dibandingkan metode sebelumnya. Profesor Nagashima menyatakan, 'Kini, untuk pertama kalinya, kami telah mengamati interferensi kuantum dari berkas positronium, yang dapat membuka jalan bagi penelitian baru dalam fisika fundamental menggunakan positronium.' Dr. Nagata menambahkan, 'Ini tidak hanya menunjukkan sifat gelombang positronium sebagai sistem lepton-antilepton terikat, tetapi juga membuka jalan bagi pengukuran presisi yang melibatkan positronium.' Terobosan ini dapat memungkinkan analisis permukaan non-destruktif pada isolator dan material magnetik menggunakan positronium bermuatan netral, serta pengujian masa depan mengenai respons antimateri terhadap gravitasi, yang hingga kini belum diukur secara langsung.
