На Большом адронном коллайдере впервые наблюдали запутанные кварки

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Физики на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе впервые наблюдали квантовую запутанность между кварками. Это фундаментальные частицы, из которых состоит материя. Результаты наблюдений открывают новые возможности для изучения квантовых явлений при высоких энергиях, отмечают ученые.

Квантовая запутанность — состояние, в котором частицы смешиваются, теряя свою индивидуальность, так что их больше нельзя описать по отдельности. Запутанность уже наблюдали в «крупных» частицах, таких как электроны и фотоны, но это неуловимое явление легче всего измерить в низкоэнергетических или «тихих» средах, таких как ультрахолодные холодильники, в которых размещаются квантовые компьютеры.

Для наблюдения запутанности кварков физики проанализировали около миллиона пар топ- и антитоп-кварков, образующихся при столкновениях протонов в БАК. Топ-кварки — самые тяжелые из известных элементарных частиц, живущие лишь 10-25 секунды. Исследователи измеряли спины — квантовое свойство, похожее на вращение — продуктов распада этих короткоживущих частиц, чтобы определить, были ли исходные кварки запутаны.

Ключом к успеху стала идея физиков Йоава Афика и Хуана Муньоса де Новы, предложивших способ измерения запутанности с помощью топ-кварков. Они ввели параметр D для описания степени корреляции спинов: значение D меньше -1/3 указывало бы на запутанность. Эксперименты ATLAS и CMS на БАК подтвердили это предположение, измерив значения D, равные -0,537 и -0,480 соответственно.

Это открытие важно, поскольку впервые демонстрирует квантовую запутанность в условиях высоких энергий, характерных для столкновений частиц в коллайдере. Хотя теоретики и ожидали, что топ-кварки могут быть запутанными, экспериментальное подтверждение этого факта открывает новые горизонты для изучения квантовых эффектов в физике высоких энергий.

Ученые пришли к выводу, что это наблюдение может изменить подход к исследованиям в физике элементарных частиц. Оно показывает, что адронные коллайдеры можно использовать для проведения фундаментальных тестов квантовой механики при экстремальных энергиях. В будущем подобные эксперименты могут быть проведены с другими частицами, например, с бозоном Хиггса, что позволит глубже изучить природу квантовой запутанности в мире элементарных частиц.


Читать далее:

Крупнейший в мире маховичный накопитель энергии заработал в Китае

Тайна происхождения Цереры наконец-то раскрыта

Посмотрите на захватывающие виды заката с орбиты от миссии Polaris Dawn

На обложке: часть детектора ATLAS Большого адронного коллайдера. Изображение: Maximilien Brice, CERNCC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
«Уэбб» раскрыл тайну центра Млечного Пути: почему там формируется слишком мало звезд
Космос
Рак распространяется как сеть: российские ученые наблюдали в 3D особенности развития опухолей
Наука
Солнечная буря сдавила магнитное поле Юпитера «как гигантский мяч для сквоша»
Космос
Анализ крови определяет стадию болезни Альцгеймера с точностью 92%: это поможет подобрать терапию
Наука
ИИ впервые прошел тест Тьюринга: GPT-4.5 обманул людей в 73% случаев
Новости
В Сколково нашли способ увеличить емкость суперконденсаторов для электромобилей
Наука
ИИ ускорил поиск дефектов трубопроводов в 30 раз
Новости
Под пирамидами Гизы нашли «скрытый город», но с учеными согласны не все
Наука
В Земле нашли «червоточину»: что происходит с литосферой
Наука
Появились новые фото угрожающего Земле астероида
Космос
Российский ИТ-рынок замедляется: почему это происходит и что дальше
Новости
«Яндекс» запустил конкурента Google и ChatGPT: чем отличается и как работает
Новости
Трагедию с Xiaomi на автопилоте начали расследовать в Китае
Новости
Посмотрите, как выглядит самый быстрый пассажирский самолет в мире
Новости
Странная форма материи меняет планеты: как она повлияет на Землю
Космос
Новые фотодиоды в 10 раз чувствительнее аналогов: они пригодятся в медицине
Наука
В России создадут региональный совет по дронам: зачем он нужен
Новости
Государство компенсирует бизнесу 20% затрат на роботов: как работает система
Новости
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука