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
«Броня для голоса»: новая технология защищает от кражи голосовой биометрии
Новости
Найдена странная клеточная сущность на грани жизни
Наука
Ученые раскрыли тайну странного поведения у акул
Наука
Госдума утвердила закон о едином магазине приложений: RuStore становится обязательным
Новости
Путин утвердил запуск цифрового сервиса: мессенджер, «Госуслуги» и ID в одном приложении
Новости
Астрономы раскрыли тайну рождения редких двойных горячих юпитеров
Космос
В янтаре нашли следы грибков-зомби, которым 99 000 000 лет
Наука
Google выпустила автономный «мозг» для роботов: новая модель работает без сети
Новости
В Сингапуре открыли способ омолодить сердце, не меняя клетки
Наука
Возраст стоянки древних людей в Красноярске увеличили на 10 000 лет
Наука
Стартап представил технологию, делающую кровь «прозрачной» во время операций
Наука
Посмотрите, как притягиваются одноименно заряженные частицы
Наука
Наша Вселенная прибыла из другого мира: теория мироздания оказалась неверна
Космос
Появилась безопасная альтернатива препаратам от диабета и ожирения
Наука
Посмотрите на миллионы звезд и 2000 астероидов в беспрецедентном качестве
Космос
Облик древнего существа впервые восстановили в лаборатории: ему 580 млн лет
Наука
Спрос на специалистов по безопасности ИИ в России вырос в четыре раза
Новости
Опасный астероид может столкнуться с Луной вместо Земли: это угрожает спутникам
Космос
Строение перьев совы скопировали для разработки универсальной шумоизоляции
Наука
Популярный антидепрессант нарушил созревание половых клеток у мышей
Наука