Открыт новый вид квантовой запутанности: фотоны «запоминают» структуру атомов

Физики впервые наблюдали квантовую интерференцию между запутанными разнородными частицами. Открытие поможет «заглянуть» внутрь атомного ядра.

Исследователи из Брукхейвенской национальной лаборатории сообщили об открытии ранее неизвестного вида квантовой запутанности. В экспериментах на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов ученые впервые наблюдали квантовую интерференцию между разнородными частицами. Это открытие поможет картировать распределение глюонов (безмассовых элементарных частиц) внутри атомного ядра.

Мы измеряем две исходящие частицы, и ясно, что их заряды разные — это разные частицы, — но мы видим интерференционные картины, которые указывают на то, что эти частицы запутаны или синхронизированы друг с другом.

Чжанбу Сюй, физик из Брукхейвенской национальной лаборатории и участник исследования

Квантовая запутанность — это явление, при котором квантовые состояния нескольких объектов оказываются взаимозависимыми. До сих пор этот эффект наблюдался только для идентичных частиц, например, двух фотонов или электронов. В своем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, физики показали запутанность между пионами с разными зарядами, возникающими при взаимодействии фотонов света и глюонов атомного ядра.

Взаимодействие между пионами при близком прохождении ионов золота, окруженных «облаком» фотонов внутри коллайдера. Изображение: Brookhaven National Laboratory

Через серию квантовых флуктуаций фотоны взаимодействуют с глюонами — похожими на клей частицами, которые удерживают вместе кварки внутри протонов и нейтронов ядер, объясняют ученые. В результате этих взаимодействий образуется промежуточная частица, которая быстро распадается на два пиона с разным зарядом. Измеряя скорость и углы, под которыми эти новые частицы сталкиваются с детектором, ученые могут вернуться назад, чтобы получить важную информацию о фотоне и использовать ее для определения расположения глюонов в ядре с высокой точностью.

В исследовании ученые анализировали «облака» фотонов, окружающие ускоряющиеся ионы золота, которые разгоняются в коллайдере до скоростей, близких к скорости света. Если два иона металла проходят очень близко друг к другу, не сталкиваясь, фотоны, окружающие один из них, «исследуют» внутреннюю структуру другого.

Этот метод похож на то, как врачи используют позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ-сканирование), чтобы увидеть, что происходит внутри мозга и других частей тела. Но в данном случае мы говорим о картировании объектов в масштабе фемтометров — квадриллионных долей метра — размера отдельного протона.

Джеймс Дэниел Бранденбург, физик из Университета штата Огайо и участник исследования

Читать далее:

Посмотрите на самое мощное извержение вулкана на луне Юпитера

Названы продукты, которые вызывают рак. Их подают на новогодний стол

Китайский вездеход обнаружил на Луне следы невиданного ранее базальта

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Суперкомпьютер раскрыл тайны «молекулярного ремонта» ДНК
Наука
В Китае разработали батарейку с радиоактивным углеродом, которая проработает до 100 лет
Наука
Ученые MIT разработали «простой способ» превратить клетки кожи в нейроны
Наука
Microsoft запускает ИИ Copilot для геймеров: он будет работать, как тренер
Новости
Частный лунный модуль сфотографировал солнечное затмение с Луны
Космос
Почему Вселенная несимметрична: физики приблизились к разгадке тайны
Новости
Посмотрите на обратную сторону спутника Марса: это второе фото в истории
Новости
Это приложение буквально заставляет трогать траву и блокирует соцсети
Новости
Посмотрите на место гибели лунного аппарата «Афина»
Новости
Apple призвала срочно обновить iPhone из-за критической уязвимости  
Новости
В РосНИИРОС опровергли планы ICANN закрыть домен .su  
Новости
Европейские охотники каменного века «путешествовали» по морю в Африку
Наука
Зонд «Гера» сделал снимки спутника Марса на пути к «пострадавшему в ДТП» астероиду
Космос
В испанской пещере нашли «фрагменты лица» древнейшего жителя Западной Европы
Наука
Стартап представил робота, который готовит как шеф-повар лучших ресторанов
Новости
В паровом реакторе впервые зажгли термоядерную плазму
Новости
Работа, написанная ИИ, прошла научное рецензирование, но есть нюансы
Наука
Смертоносные звезды: два массовых вымирания связали со взрывами сверхновых
Космос
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Космос
Физики обнаружили доказательство предсказания Хокинга
Космос