Фундаментальный прорыв в физике частиц. Топ-кварки и антикварки связаны квантовой запутанностью

Участники эксперимента ATLAS, проводимого в рамках работы Большого адронного коллайдера (БАК), впервые обнаружили свидетельства существования квантовой запутанности между топ-кварками и антикварками — одними из самых тяжелых субатомных частиц. Это открытие может изменить понимание поведения материи на фундаментальном уровне.

Квантовая запутанность — это уникальное явление, при котором частицы, даже находясь на большом расстоянии друг от друга, сохраняют мгновенную связь. Исследователи из ATLAS сосредоточили свои усилия на изучении топ-кварков и антикварков, поскольку они распадаются особым образом, похожим на поведение кубитов в квантовых компьютерах. Это позволило ученым выделить из данных детектора ATLAS около 30 тысяч пар топ-кварков и антикварков, которые демонстрировали признаки квантовой запутанности.

«Физика частиц всегда была тесно связана с квантовой механикой, но до сих пор мы не могли наблюдать квантовую запутанность на уровне столь высоких энергий»

— Андреас Хеккер, официальный представитель коллаборации ATLAS

Данное открытие было сделано на основе данных, собранных в ходе второго цикла работы БАК с 2015 по 2018 годы, когда энергия сталкивающихся протонов достигала 13 ТэВ. Результаты, полученные исследователями, исключают возможность того, что запутанность могла быть вызвана случайными процессами.

Открытие квантовой связи между топ-кварками и антикварками открывает перед учеными перспективы дальнейших исследований. Физики надеются, что в будущем удастся наблюдать аналогичные явления у других типов кварков, что поможет глубже понять физические процессы, скрывающие кварки внутри элементарных частиц и препятствующие их свободному наблюдению.