Фізики спостерігали квантову заплутаність у справжніх кварках на Великому адронному колайдері
Джерело:
Physics WorldКоманда вчених з проєкту ATLAS, одного з основних експериментів, що проводяться на Великому адронному колайдері (ВАК), успішно спостерігала квантову взаємодію між парами справжніх кварків, що є революційним досягненням. Це було перше в історії спостереження заплутаності між справжніми кварками яке доводить, що заплутаність може відбуватися при набагато вищих енергіях, ніж зазвичай.
Це відкриття підкреслює потенціал колайдерів високих енергій, таких як ВАК, як платформи для вивчення квантової механіки та квантової інформації.
А тим часом Астрономи стали свідками фатального зіткнення планет-гігантів у далекій зоряній системі
Раніше вчені вже проводили експерименти, що демонстрували заплутаність у різних контекстах, залучаючи об'єкти від фотонів і молекул до макроскопічних алмазів.
Однак вимірювання заплутаності між кварками, найфундаментальнішими складовими матерії, викликало значні труднощі. Зокрема, ані верхній і нижній кварки, які є невіддільними компонентами протонів і нейтронів, ані важчі справжні кварки, які виникають лише у високоенергетичних зіткненнях у колайдерах частинок, не можна безпосередньо спостерігати як вільні частинки.
Квантова заплутаність
– це фундаментальне явище у квантовій механіці, яке встановлює таємничий зв'язок між двома об'єктами, що дозволяє миттєво передавати стани між ними, незалежно від фізичної відстані, яка їх розділяє.Унікальні властивості істинного кварка роблять його ідеальним кандидатом для вимірювання заплутаності. Це найважча елементарна частинка, маса якої у 184 рази перевищує масу протона, що робить її неймовірно нестабільною і такою, що розпадається всього за 10^-25 секунд. Під час розпаду справжній спін кварка передається продуктам розпаду, в тому числі лептонам.
Збереження спіну відбувається тому, що інші процеси, такі як декорреляція спіну або утворення адронів з кварків і глюонів, відбуваються в значно довших часових масштабах. Отже, вчені можуть оцінити спін справжнього кварка на основі продуктів його розпаду.
На відміну від попередніх експериментів, спрямованих на вивчення сплутаності справжніх кварків, експеримент ATLAS відрізняється тим, що працює на енергетичному порозі, який сприяє створенню пар справжніх кварків. На цьому енергетичному рівні справжні кварки демонструють максимальну заплутаність.
Важливий експеримент
Для своїх спостережень дослідницька група використала дані, зібрані в рамках проєкту ATLAS за три роки спостережень за зіткненнями протон-протон на енергії 13 ТеВ. Порівнюючи показники кутових відстаней на порозі заплутування з ситуаціями, в яких не спостерігалося жодних ознак заплутування, фізики змогли обчислити ступінь заплутування між парами справжніх кварків з високим рівнем достовірності, що перевищує п'ять стандартних відхилень.
Дивіться також Якщо гравітація притягує матерію донизу, то куди падає антиматерія?
Дослідження прокладає шлях для міждисциплінарної співпраці, спрямованої на розкриття фізики за межами Стандартної моделі. Це революційне спостереження відкриває нові шляхи для дослідження таємниць квантового світу на раніше недосяжних енергетичних рівнях.