Účastníci experimentu ALTAS na Velkém hadronovém urychlovači poprvé nalezli důkaz existence kvantově provázaných párů top kvarků a antikvarků, dvou nejtěžších subatomárních částic hmoty. Tyto neviditelné kvantové propletence ovlivňují povahu dalších rozpadů těchto částic, uvedla tisková služba CERN s odvoláním na studii v časopise Nature.
»Částicová fyzika je neoddělitelně spjata s kvantovou mechanikou, ale až dosud jsme nebyli schopni sledovat vznik kvantových vazeb mezi nově vzniklými částicemi při tak vysokých energiích. To otevírá cestu ke studiu tohoto úžasného jevu na úrovni nejzákladnějších částic hmoty,« uvedl oficiální představitel kolaborace ATLAS Andreas Hecker.
Vědci tento objev učinili při studiu dat, která byla shromážděna detektorem ATLAS během pozorování srážek protonových svazků v letech 2015-2018, tedy během druhého cyklu LHC, kdy byla energie srážených částic zvýšena na 13 TeV a samotný urychlovač byl významně modernizován.
Jak vědci poznamenávají, zaměřili se na hledání provázanosti v chování top kvarků a antikvarků z toho důvodu, že tyto částice se rozpadají unikátním způsobem, a přitom jsou svými kvantovými vlastnostmi podobné qubitům, nejjednodušším výpočetním stavebním kamenům kvantových počítačů. To vědcům umožnilo »vytáhnout« z dat z detektoru ATLAS všechny páry top kvarků a antikvarků a ověřit, zda jsou navzájem propojeny neviditelnými kvantovými vazbami.
Výpočty identifikovaly 30 000 párů top-kvarků a antikvarků, jejichž rozpadové vzorce naznačují přítomnost provázanosti v kvantových vlastnostech těchto elementárních částic. Takto vysoký počet částic, jak poznamenali vědci, ve skutečnosti zcela vylučuje, že by identifikované vlastnosti v rozpadech párů kvarků a antikvarků byly generovány náhodnými procesy, nikoliv neviditelnými kvantovými vazbami.
Tento objev, jak poznamenali vědci, dává naději, že později budou fyzikové schopni sledovat vznik kvantového provázání i mezi dalšími typy kvarků. Následná pozorování takových párů částic pomohou vědcům pochopit, jakou roli může hrát kvantové provázání ve fyzikálních procesech, které brání fyzikům „vidět“ kvarky v jejich čisté podobě a uvolnit je z elementárních částic.
Částice kvantového světa, jak ukazují stovky a tisíce nedávno provedených experimentů, mohou být v některých případech spojeny neviditelnými vazbami, v jejichž důsledku se jakákoli změna stavu jednoho ze »zapletených« objektů okamžitě projeví ve stavu přidružených částic, a to bez ohledu na vzdálenost, která je od sebe dělí. Kvantové provázání se aktivně využívá při vývoji kvantových počítačů, senzorů a komunikačních systémů.
(cik, TASS)