Raziskovalci v CERN-u so uspeli opaziti kvantno prepletenost med »top kvarki« in pri najvišjih energijah. O tem so prvič poročali septembra 2023 in nato potrdili prvo in drugo opazovanje. Pari "top kvarkov", proizvedeni v velikem hadronskem trkalniku (LHC), so bili uporabljeni kot nov sistem za preučevanje prepletenosti.
»Top kvarki« so najtežji temeljni delci. Hitro razpadejo in svoj vrtljaj prenesejo na razpadajoče delce. Usmerjenost spina top kvarka je sklepana iz opazovanja razpadnih produktov.
Raziskovalna skupina je opazila kvantno prepletenost med »zgornjim kvarkom« in njegovim dvojnikom iz antimaterije pri energiji 13 teraelektronvoltov (1 TeV=1012 eV). To je prvo opazovanje prepletenosti v paru kvarkov (top kvark in antitop kvark) in najvišje energijsko opazovanje prepletenosti doslej.
Kvantna prepletenost pri visokih energijah je ostala večinoma neraziskana. Ta razvoj utira pot novim študijam.
Pri kvantno zapletenih delcih je stanje enega delca odvisno od drugih, ne glede na razdaljo in medij, ki ju ločuje. Kvantnega stanja enega delca ni mogoče opisati neodvisno od stanja drugih v skupini zapletenih delcev. Vsaka sprememba enega vpliva na druge. Na primer, par elektronov in pozitronov, ki izhajata iz razpada pi mezona, sta zapletena. Njihovi vrtljaji se morajo sešteti s spinom pi mezona, zato s poznavanjem spina enega delca vemo za spin drugega delca.
Leta 2022 so Nobelovo nagrado za fiziko prejeli Alain Aspect, John F. Clauser in Anton Zeilinger za poskuse z zapletenimi fotoni.
Kvantno prepletenost so opazili v številnih sistemih. Našel je aplikacije v kriptografiji, meroslovju, kvantnih informacijah in kvantnem računanju.
***
Reference:
- CERN. Sporočilo za javnost – eksperimenti LHC v CERN opazujejo kvantno prepletenost pri najvišji energiji doslej. Objavljeno 18. septembra 2024. Dostopno na https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- Sodelovanje ATLAS. Opazovanje kvantne prepletenosti z top kvarki na detektorju ATLAS. Narava 633, 542–547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
***
| OSNOVNI DELCI – Hiter pogled |
| Temeljni delci so razvrščeni v fermione in bozone glede na spin. |
| [AT]. FERMIONI imajo spin v lihih pol celih vrednostih (½, 3/2, 5/2, ….). To so delci snovi sestavljen iz vseh kvarkov in leptonov. – slediti Fermi–Diracovi statistiki, – imajo vrtenje pol lihega celega števila – upoštevajo Paulijevo izključitveno načelo, tj. dva enaka fermiona ne moreta zasedati istega kvantnega stanja ali iste lokacije v prostoru z enakim kvantnim številom. Oba se ne moreta vrteti v isto smer, lahko pa se vrtita v nasprotno smer  Fermioni vključujejo vse kvarke in leptone ter vse sestavljene delce, sestavljene iz lihega števila teh. - Kvarki = šest kvarkov (up, down, strange, charm, bottom in top quarks). – Združite se v hadrone, kot so protoni in nevtroni. – Ni ga mogoče opazovati zunaj hadronov. – Leptoni = elektroni + mioni + tau + nevtrino + mionski nevtrino + tau nevtrino. – 'Elektroni', 'gornji kvarki' in 'niznji kvarki' tri najbolj temeljne sestavine vsega v vesolju. – Protoni in nevtroni niso temeljni, ampak so sestavljeni iz 'gornjih kvarkov' in 'niznjih kvarkov', zato so kompozitni delci. Protoni in nevtroni so sestavljeni iz treh kvarkov - proton je sestavljen iz dveh "gornjih" kvarkov in enega "spodnjega" kvarka, medtem ko nevtron vsebuje dva "navzdol" in enega "gor". »Gor« in »dol« sta dve »Okusi« ali različici kvarkov. - Barioni so sestavljeni fermioni iz treh kvarkov, npr. protoni in nevtroni so barioni - Hadroni so sestavljeni samo iz kvarkov, npr. barioni so hadroni. |
| [B]. BOZON ima vrtenje v celoštevilskih vrednostih (0, 1, 2, 3, ….) – Bozoni sledijo Bose-Einsteinovi statistiki; imajo celoštevilski spin. – poimenovana po Satyendra Nath Bose (1894–1974), ki je skupaj z Einsteinom razvil glavne ideje za statistično termodinamiko plina bozona. – ne upoštevajte Paulijevega izključitvenega načela, tj. dva enaka bozona lahko zasedata isto kvantno stanje ali isto lokacijo v prostoru z enakim kvantnim številom. Oba se lahko vrtita v isto smer, – Osnovni bozoni so foton, gluon, Z bozon, W bozon in Higgsov bozon. Higgsov bozon ima spin = 0, medtem ko imajo merilni bozoni (tj. foton, gluon, Z bozon in W bozon) spin = 1. |
| [C] KOMPOZITNI DELCI – Sestavljeni delci so lahko bozoni ali fermioni, odvisno od njihove sestavine. – Vsi sestavljeni delci, sestavljeni iz sodega števila fermionov, so bozoni (ker imajo bozoni celo število spinov, fermioni pa liho polcelo število spinov). – Vsi mezoni so bozoni (ker so vsi mezoni so sestavljeni iz enakega števila kvarkov in antikvarkov). – Stabilna jedra s sodim masnim številom so bozoni, npr. devterij, helij-4, ogljik-12 itd. – Sestavljeni bozoni tudi ne upoštevajo Paulijevega izključitvenega načela. – Več bozonov v istem kvantnem stanju se združi in tvori "Bose-Einsteinov kondenzat (BEC).« |
***
 were used as a new system to study entanglement.){kind=link}