Изследователите от CERN са успели да наблюдават квантово заплитане между "топ кварки" и при най-високи енергии. Това беше съобщено за първи път през септември 2023 г. и след това беше потвърдено от първо и второ наблюдение. Двойките „топ кварки“, произведени в Големия адронен колайдер (LHC), бяха използвани като нова система за изследване на заплитането.
„Топ кварките“ са най-тежките фундаментални частици. Те бързо се разпадат, прехвърляйки въртенето си на разпадащите се частици. Ориентацията на спина на горния кварк е изведена от наблюдението на продуктите на разпадане.
Изследователският екип наблюдава квантово заплитане между "топ кварк" и неговия двойник на антиматерия при енергия от 13 тераелектронволта (1 TeV=1012 eV). Това е първото наблюдение на заплитане в двойка кварки (топ кварк и антитоп кварк) и най-високоенергийното наблюдение на заплитане досега.
Квантовото заплитане при високи енергии остава до голяма степен неизследвано. Това развитие проправя пътя за нови изследвания.
При квантово заплетените частици състоянието на една частица зависи от други, независимо от разстоянието и средата, която ги разделя. Квантовото състояние на една частица не може да бъде описано независимо от състоянието на останалите в групата от заплетени частици. Всяка промяна в едно, влияе на други. Например двойка електрон и позитрон, произлизащи от разпадане на пи-мезон, са заплетени. Техните спинове трябва да се добавят към спина на пи-мезона, следователно, като знаем спина на една частица, ние знаем за спина на другата частица.
През 2022 г. Нобеловата награда за физика беше присъдена на Ален Аспект, Джон Ф. Клаузер и Антон Зейлингер за експерименти със заплетени фотони.
Квантовото заплитане е наблюдавано в голямо разнообразие от системи. Той е намерил приложения в криптографията, метрологията, квантовата информация и квантовите изчисления.
***
Литература:
- ЦЕРН. Съобщение за пресата – LHC експерименти в CERN наблюдават квантово заплитане при най-високата досега енергия. Публикувано на 18 септември 2024 г. Достъпно на https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- Сътрудничеството ATLAS. Наблюдение на квантовото заплитане с топ кварки в детектора ATLAS. Nature 633, 542–547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
***
| ФУНДАМЕНТАЛНИ ЧАСТИЦИ – Бърз поглед |
| Фундаменталните частици се класифицират на фермиони и бозони въз основа на спина. |
| [А]. ФЕРМИОНИТЕ имат въртене в нечетни половин цели числа (½, 3/2, 5/2, ….). Това са частици материя състоящ се от всички кварки и лептони. – следвайте статистиката на Ферми-Дирак, – имат завъртане на полунечетно цяло число – се подчиняват на принципа на изключване на Паули, т.е. два идентични фермиона не могат да заемат едно и също квантово състояние или едно и също място в пространството с едно и също квантово число. И двете не могат да се въртят в една и съща посока, но могат да се въртят в противоположна посока  Фермионите включват всички кварки и лептони и всички съставни частици, съставени от нечетен брой от тях. - Кварки = шест кварка (нагоре, надолу, странен, чар, долни и горни кварки). – Комбинирайте, за да образувате адрони като протони и неутрони. – Не може да се наблюдава извън адроните. – Лептони = електрони + мюони + тау + неутрино + мюон неутрино + тау неутрино. – „Електрони“, „горещи кварки“ и „низходящи кварки“ трите най-фундаментални съставни части на всичко във Вселената. – Протоните и неутроните не са фундаментални, но се състоят от „горещи кварки“ и „низходящи кварки“, следователно са композитни частици. Всеки от протоните и неутроните е направен от три кварка – протонът се състои от два „нагоре“ кварка и един „надолу“ кварк, докато неутронът съдържа два „надолу“ и един „нагоре“. „Нагоре“ и „надолу“ са два „Вкуса“ или разновидности на кварките. - Бариони са съставни фермиони, направени от три кварка, напр. протоните и неутроните са бариони - адрони са съставени само от кварки, например барионите са адрони. |
| [B]. БОЗОНИТЕ имат въртене в цели числа (0, 1, 2, 3, ....) – Бозоните следват статистиката на Бозе-Айнщайн; имат цяло число завъртане. – кръстен на Сатиендра Нат Босе (1894–1974), който, заедно с Айнщайн, развива основните идеи зад статистическата термодинамика на бозонен газ. – не се подчиняват на принципа на изключване на Паули, т.е. два идентични бозона могат да заемат едно и също квантово състояние или едно и също място в пространството с едно и също квантово число. И двамата могат да се въртят в една и съща посока, – Елементарни бозони са фотонът, глуонът, Z бозонът, W бозонът и Хигс бозонът. Хигс бозонът има спин=0, докато калибровъчните бозони (т.е. фотон, глуон, Z бозон и W бозон) имат спин=1. |
| [° С] КОМПОЗИТНИ ЧАСТИЦИ – Композитните частици могат да бъдат бозони или фермиони в зависимост от техните съставни части. – Всички съставни частици, съставени от четен брой фермиони, са бозони (тъй като бозоните имат цяло число, а фермионите имат нечетно половин цяло число). – Всички мезони са бозони (защото всички мезони са съставени от равен брой кварки и антикварки). – Стабилни ядра с четни масови числа са бозони, напр. деутерий, хелий-4, въглерод-12 и др. – Композитните бозони също не се подчиняват на принципа на изключване на Паули. – Няколко бозона в едно и също квантово състояние се сливат, за да образуват “Кондензат на Бозе-Айнщайн (BEC).“ |
***
 were used as a new system to study entanglement.){kind=link}