Физики наблюдали квантовую запутанность в настоящих кварках на Большом адронном коллайдере

Это открытие подчеркивает потенциал коллайдеров высоких энергий, таких как БАК, как платформы для изучения квантовой механики и квантовой информации.

А между тем Астрономы стали свидетелями рокового столкновения планет-гигантов в далекой звездной системе

Ранее ученые уже проводили эксперименты, демонстрировавшие запутанность в разных контекстах, привлекая объекты от фотонов и молекул к макроскопическим алмазам.

Однако измерение запутанности между кварками, наиболее фундаментальными составляющими материи, вызвало значительные затруднения. В частности, ни верхней и нижней кварки, являющиеся неотделимыми компонентами протонов и нейтронов, ни более тяжелые настоящие кварки, возникающие только в высокоэнергетических столкновениях в коллайдерах частиц, нельзя непосредственно наблюдать как свободные частицы.

Уникальные свойства настоящего кварка делают его идеальным кандидатом для измерения запутанности. Это самая тяжелая элементарная частица, масса которой в 184 раза превышает массу протона, что делает ее невероятно нестабильной и распадающейся всего за 10^-25 секунд. При распаде настоящий спин кварка передается продуктам распада, в том числе лептонам.

Сохранение спина происходит потому, что другие процессы, такие как декорреляция спина или образование адронов из кварков и глюонов, происходят в более длинных временных масштабах. Следовательно, учёные могут оценить спин настоящего кварка на основе продуктов его распада.

В отличие от предыдущих экспериментов, направленных на изучение спутанности подлинных кварков, эксперимент ATLAS отличается тем, что работает на энергетическом пороге, способствующему созданию пар настоящих кварков. На этом энергетическом уровне подлинные кварки демонстрируют максимальную запутанность.

Важный эксперимент

Для своих наблюдений исследовательская группа использовала данные, собранные в рамках проекта ATLAS за три года наблюдений за столкновениями протон-протон на энергии 13 ТэВ. Сравнивая показатели угловых расстояний на пороге запутывания с ситуациями, в которых не наблюдалось никаких признаков запутывания, физики смогли вычислить степень запутывания между парами подлинных кварков с высоким уровнем достоверности, превышающим пять стандартных отклонений.

Важно отметить что эти результаты еще не прошли экспертную оценку, однако они имеют важное значение. Они свидетельствуют о том, что коллайдеры частиц, такие как ВАК, могут функционировать как ценные лаборатории для исследования фундаментальных аспектов квантовой механики, изучения квантовой информации в разных контекстах или проведения подобных измерений на других системах, таких как бозоны Гиггса.

Смотрите также Если гравитация притягивает материю вниз, куда падает антиматерия?

Исследование прокладывает путь для междисциплинарного сотрудничества, направленного на раскрытие физики вне стандартной модели. Это революционное наблюдение открывает новые пути исследования тайн квантового мира на ранее недостижимых энергетических уровнях.