Fizicienii de la cel mai mare zdrobitor de atomi din lume au observat pentru prima data doi quarci in stare de intricare cuantica.
Observația, făcută la Ciocnitorul mare de hadroni (LHC) la CERN, lângă Geneva, a dezvăluit un cuarc de top – cea mai grea particulă fundamentală – legate cuantic cu omologul său de antimaterie în detectarea cu cea mai mare energie a încurcăturii făcută vreodată. Cercetătorii și-au publicat concluziile pe 18 septembrie în jurnal Natură.
Experimentul ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) este cel mai mare detector de la LHC și detectează micile particule subatomice create după ce fasciculele de particule se ciocnesc unele de altele la viteze apropiate de lumina.
„În timp ce fizica particulelor este profund înrădăcinată mecanica cuanticăeste remarcabilă observarea încordării cuantice într-un nou sistem de particule și la o energie mult mai mare decât era posibil anterior. Andreas Hoeckerun purtător de cuvânt al experimentului ATLAS, a declarat într-o declarație prin e-mail. „Pregătește calea pentru noi investigații asupra acestui fenomen fascinant, deschizând un meniu bogat de explorare, pe măsură ce mostrele noastre de date continuă să crească.”
Particulele care sunt încurcate au proprietățile lor legate între ele, astfel încât o schimbare a uneia provoacă instantaneu o schimbare în alta, chiar dacă sunt separate de distanțe mari. Albert Einstein a respins ideea ca „acțiune înfricoșătoare la distanță”, dar experimentele ulterioare au demonstrat că efectul bizar, de distrugere a localității, este într-adevăr real.
Dar există multe aspecte ale întanglementării care rămân neexplorate, iar cel dintre quarci este unul dintre ele. Acest lucru se datorează faptului că particulele subatomice nu pot exista singure, ci în schimb fuzionează împreună în diferite „rețete” de particule numite hadroni. Amestecurile de trei quarci sunt numite barioni – cum ar fi protonul și neutronul – iar combinațiile de quarci și opușii lor de antimaterie se numesc mezoni.
Atunci când quarcii individuali sunt smulși din hadroni, energia folosită pentru extragerea acestora îi face imediat instabili și se descompun în jeturi ramificate de particule mai mici într-un proces cunoscut sub numele de hadronizare.
Aceasta înseamnă că, pentru a observa încurcarea unui cuarc de top și a unui antiquarc, oamenii de știință de la detectoarele LHC ATLAS și Compact Muon Solenoid (CMS) au trebuit să identifice particulele distincte în care s-au degradat din miliarde de altele. În special, ei au căutat particule ale căror produse de descompunere au fost emise la un unghi distinct care apare numai între particulele încurcate.
Măsurând aceste unghiuri și corectând efectele experimentale care le-ar fi putut schimba, echipa a observat încurcarea dintre particulele superioare cu o semnificație statistică suficient de mare pentru a fi considerată reală. Acum că particulele încurcate au fost reperate, oamenii de știință spun că vor să le studieze pentru a investiga în continuare fizica necunoscută.
„Cu măsurători ale întanglementării și a altor concepte cuantice într-un nou sistem de particule și la un interval de energie dincolo de ceea ce era accesibil anterior, putem testa Modelul standard al fizicii particulelor în moduri noi și caută semne ale unei noi fizici care ar putea fi dincolo de ea”, Patricia McBrideun purtător de cuvânt al experimentului CMS, a declarat în declarație.