CERN finnur skammtaflækju í þyngstu ögnum sem rannsakaðar hafa verið

Eðlisfræðingar sem starfa við ATLAS-nemann í Hraðalnum mikla (LHC) hjá CERN hafa fundið sterkar vísbendingar um skammtaflækju milli para af Z-bóseindum sem verða til við hrörnun Higgs-bóseinda. Þar með teygir eitt dularfyllsta fyrirbæri skammtafræðinnar sig til þyngstu og skammlífustu agna sem prófaðar hafa verið. Niðurstöðurnar, sem birtar voru í Physical Review Letters þann 11. september 2026, eru meðal orkumestu staðfestinga á skammtaflækju sem sögur fara af.phys+1

ATLAS-samstarfið greindi gögn úr árekstrum róteinda við orkustig upp á 13 og 13,6 billjónir rafeindavolta. Leitað var að sjaldgæfri hrörnunarkeðju þar sem Higgs-bóseind klofnar í tvær Z-bóseindir, sem hvor um sig hrörnar síðan í par af rafeindum eða mýeindum. Þar sem Z-bóseindir hverfa á um það bil 3 × 10⁻²⁵ sekúndum gátu eðlisfræðingar ekki mælt spinn þeirra beint. Þess í stað reiknuðu þeir út hornin sem léttindirnar fjórar, sem urðu til við hrörnunina, ferðuðust á í gegnum nemann og unnu sig aftur á bak til að álykta um skammtaástand upprunalegu Z-bóseindanna.sciencealert+3

Þríbitar en ekki skammtabitar

Ólíkt skammtaflækju toppkvarka sem ATLAS-hópurinn sýndi fram á í grein í Nature árið 2024, hafa Z-bóseindir þrjú möguleg spinnástand í stað tveggja. Það gerir hverja þeirra að „þríbita“ á máli skammtaupplýsingatækninnar. Eðlisfræðingurinn Juan Antonio Aguilar-Saavedra við Kennilega eðlisfræðistofnunina á Spáni benti á að „spinn Z-bóseindanna tveggja er gríðarlega flæktur, mun meira en í tilfelli topp-andtoppkvarka sem mældir voru áður“.nature+1

Næmasta prófun hópsins studdi flækta ástandið umfram það óflækta með tölfræðilegri marktækni upp á 4,7 sigmur, sem er rétt undir þeim 5 sigmu mörkum sem jafnan er krafist til að lýsa yfir uppgötvun, en nógu sterkt til að teljast óyggjandi vísbending.sciencealert+1

„Sýndarönd“

Óvenjuleg flækja kom í ljós við útreikning á massa. Higgs-bóseind vegur um 125 GeV en hver Z-bóseind hefur massa í kringum 91 GeV. Það þýðir að ekki er næg orka til þess að tvær venjulegar Z-bóseindir birtist samtímis. Að minnsta kosti önnur þeirra verður að vera „sýndarögn“, sem er hverful skammtaflöktun sem ekki er hægt að mæla beint. Nýja niðurstaðan bendir til þess að jafnvel sýnd-Z-bóseind geti tekið þátt í skammtaflækju, sem vekur upp heimspekilegar spurningar um eðli slíkra agna.sciencealert+1

> „Ef það gengur eins og önd og gargar eins og önd, þá hlýtur það sem við erum að horfa á að vera önd. Í þessu tilfelli, sýndarönd,“ sagði Aguilar-Saavedra.sciencealert

Skammtafræðin prófuð á ystu mörkum

Með aðeins um 400 árekstra sem uppfylltu skilyrðin úr margra ára gagnasöfnun, reynir þessi mæling verulega á mörk þess sem LHC getur dregið út úr sínum sjaldgæfustu ferlum. Alan Barr, eðlisfræðingur við Oxford-háskóla og meðhöfundur rannsóknarinnar, sem fyrstur stakk upp á því að nota agnahraðla til að rannsaka skammtaflækju við háorku, kallaði niðurstöðuna „fína áminningu um að sömu undarlegu lögmál skammtafræðinnar og gætu einn daginn knúið skammtatölvur eru að verki alls staðar í náttúrunni, jafnvel við gífurlega orku í Hraðlinum mikla“.phys+1

Uppfærsla sem nú stendur yfir á bæði ATLAS-nemanum og High-Luminosity LHC á að skila mun stærri gagnasöfnum. Það mun opna dyrnar að því að rjúfa 5 sigmu múrinn og rannsaka skammtafyrirbæri með enn meiri nákvæmni.phys