Даследчыкі з CERN здолелі назіраць квантавую заблытанасць паміж «верхнімі кваркамі» і пры самых высокіх энергіях. Упершыню гэта было заяўлена ў верасні 2023 года і з тых часоў было пацверджана першым і другім назіраннем. Пары «верхніх кваркаў», атрыманыя на Вялікім адронным калайдэры (LHC), выкарыстоўваліся ў якасці новай сістэмы для вывучэння заблытанасці.
«Топ-кваркі» - гэта самыя цяжкія фундаментальныя часціцы. Яны хутка распадаюцца, перадаючы свой спін часціцам распаду. Арыентацыя спіна топ-кварка вызначана з назірання за прадуктамі распаду.
Даследчая група назірала квантавую заблытанасць паміж «верхнім кваркам» і яго аналагам антыматэрыі пры энергіі 13 тэраэлектронвольт (1 ТэВ=1012 эВ). Гэта першае назіранне заблытанасці ў пары кваркаў (топ-кварк і антытоп-кварк) і самае высокаэнергетычнае назіранне заблытанасці да гэтага часу.
Квантавая заблытанасць пры высокіх энергіях засталася ў значнай ступені недаследаванай. Гэта развіццё адкрывае шлях для новых даследаванняў.
У квантавых заблытаных часціцах стан адной часціцы залежыць ад іншых, незалежна ад адлегласці і асяроддзя, якое іх падзяляе. Квантавы стан адной часціцы не можа быць апісаны незалежна ад стану іншых у групе заблытаных часціц. Любая змена аднаго ўплывае на іншых. Напрыклад, пара электрона і пазітрона, якая ўзнікае ў выніку распаду пі-мезона, заблытаная. Іх спіны павінны складацца са спінам пі-мезона, таму, ведаючы спін адной часціцы, мы ведаем пра спін другой часціцы.
У 2022 годзе Нобелеўскую прэмію па фізіцы атрымалі Ален Аспект, Джон Ф. Клаўзер і Антон Цайлінгер за эксперыменты з заблытанымі фатонамі.
Квантавая заблытанасць назіралася ў самых розных сістэмах. Ён знайшоў прымяненне ў крыптаграфіі, метралогіі, квантавай інфармацыі і квантавых вылічэннях.
***
Спасылкі:
- ЦЕРН. Прэс-рэліз – эксперыменты LHC у CERN назіраюць квантавую заблытанасць пры самай высокай энергіі. Апублікавана 18 верасня 2024 г. Даступна па адрасе https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- Супрацоўніцтва ATLAS. Назіранне квантавай заблытанасці з топ-кваркамі на дэтэктары ATLAS. Nature 633, 542–547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
***
| АСНОЎНЫЯ ЧАСЦІЦЫ – Хуткі погляд |
| Фундаментальныя часціцы класіфікуюцца на ферміёны і базоны на аснове спіна. |
| [А]. FERMIONS маюць спін у няцотных паўцэлых значэннях (½, 3/2, 5/2, ….). Гэта часціцы матэрыі які складаецца з усіх кваркаў і лептонаў. - сачыць за статыстыкай Фермі-Дзірака, – мець напалову няцотны кручэнне – падпарадкоўвацца прынцыпу выключэння Паўлі, г. зн., два ідэнтычныя ферміёны не могуць займаць аднолькавы квантавы стан або аднолькавае месца ў прасторы з аднолькавым квантавым лікам. Яны не могуць абодва круціцца ў адным кірунку, але яны могуць круціцца ў супрацьлеглым кірунку  Да ферміёнаў адносяцца ўсе кваркі і лептоны, а таксама ўсе кампазітныя часціцы, якія складаюцца з іх няцотнай колькасці. - Кваркі = шэсць кваркаў (уверх, уніз, дзіўна, шарм, ніжні і верхні кваркі). – Аб'ядноўваюцца, утвараючы адроны, такія як пратоны і нейтроны. – Немагчыма назіраць па-за межамі адронаў. – Лептаны = электроны + мюоны + таў + нейтрына + мюонныя нейтрына + таў-нейтрына. – «Электроны», «верхнія кваркі» і «нізкія кваркі» тры найбольш фундаментальныя складнікі ўсяго ў Сусвеце. – Пратоны і нейтроны не фундаментальныя, але складаюцца з «верхніх» і «ніжніх» кваркаў. кампазітныя часціцы. Пратоны і нейтроны складаюцца з трох кваркаў - пратон складаецца з двух "уверх" кваркаў і аднаго "ўніз" кварка, тады як нейтрон змяшчае два "ўверх" і адзін "уверх". «Уверх» і «ўніз» - гэта два «водары» або разнавіднасці кваркаў. - Барыёны гэта кампазітныя ферміёны, якія складаюцца з трох кваркаў, напрыклад, пратоны і нейтроны з'яўляюцца барыёнамі - Адроны складаюцца толькі з кваркаў, напр., барыёны — адроны. |
| [Б]. БАЗОНЫ маюць спін у цэлых значэннях (0, 1, 2, 3, ....) – Базоны прытрымліваюцца статыстыкі Бозэ-Эйнштэйна; маюць цэлы спін. – ім Сацьендра Нат Бос (1894–1974), які разам з Эйнштэйнам развіў асноўныя ідэі статыстычнай тэрмадынамікі газу-базона. – не падпарадкоўваюцца прынцыпу выключэння Паўлі, г. зн., два ідэнтычныя базоны могуць займаць аднолькавы квантавы стан або аднолькавае месца ў прасторы з аднолькавым квантавым лікам. Яны абодва могуць круціцца ў адным кірунку, – Элементарныя базоны - гэта фатон, глюон, Z-базон, W-базон і базон Хігса. Базон Хігса мае спін=0, у той час як калібровачныя базоны (напрыклад, фатон, глюон, Z-базон і W-базон) маюць спін=1. – Кампазітныя часціцы могуць быць базонамі або ферміёнамі ў залежнасці ад іх складнікаў. – Усе састаўныя часціцы, якія складаюцца з цотнай колькасці ферміёнаў, з’яўляюцца базонамі (таму што базоны маюць цэлы спін, а ферміёны – няцотны паўцэлы спін). – Усе мезоны з’яўляюцца базонамі (таму што ўсе mэзоны складаюцца з роўнай колькасці кваркаў і антыкваркаў). Стабільнымі ядрамі з цотнымі масавымі лікамі з'яўляюцца базоны, напрыклад, дэйтэрый, гелій-4, вуглярод -12 і інш. – Кампазітныя базоны таксама не падпарадкоўваюцца прынцыпу выключэння Паўлі. – Некалькі базонаў у адным квантавым стане аб’ядноўваюцца, утвараючы “Бозэ-Эйнштэйна кандэнсат (BEC).» |
***
