CERN-ը քվանտային խճճվածություն է հայտնաբերել երբևէ հետազոտված ամենածանր մասնիկների միջև

CERN-ի Մեծ հադրոնային բախիչի ATLAS դետեկտորով աշխատող ֆիզիկոսները հայտնաբերել են քվանտային խճճվածության համոզիչ ապացույցներ Հիգսի բոզոնների տրոհման արդյունքում առաջացած Z բոզոնների զույգերի միջև՝ քվանտային մեխանիկայի ամենաառեղծվածային երևույթներից մեկը տարածելով երբևէ փորձարկված ամենածանր և ամենակարճակյաց մասնիկների վրա: Արդյունքները, որոնք հրապարակվել են Physical Review Letters ամսագրում 2026 թվականի սեպտեմբերի 11-ին, հանդիսանում են երբևէ գրանցված ամենաբարձր էներգիաներով քվանտային խճճվածության հաստատումներից մեկը:phys+1

ATLAS համագործակցությունը վերլուծել է 13 և 13.6 տրիլիոն էլեկտրոն-վոլտ էներգիայով պրոտոն-պրոտոնային բախումների տվյալները՝ փնտրելով տրոհման այն հազվագյուտ շղթան, որտեղ Հիգսի բոզոնը տրոհվում է երկու Z բոզոնների, որոնցից յուրաքանչյուրն այնուհետև տրոհվում է էլեկտրոնների կամ մյուոնների զույգի: Քանի որ Z բոզոններն անհետանում են մոտավորապես 3 × 10⁻²⁵ վայրկյանում, ֆիզիկոսները չէին կարող ուղղակիորեն չափել դրանց սպինները: Փոխարենը, նրանք վերականգնել են այն անկյունները, որոնցով չորս առաջացած լեպտոնները շարժվել են դետեկտորի միջով՝ հետադարձ հաշվարկով պարզելով մայրական Z բոզոնների քվանտային վիճակները:sciencealert+3

Կուտրիտներ, ոչ թե կուբիթներ

Ի տարբերություն թոփ-քվարկների խճճվածության, որը ATLAS թիմը ցուցադրել էր 2024 թվականին Nature ամսագրում հրապարակված հոդվածում, Z բոզոններն ունեն երեք հնարավոր սպինային վիճակ՝ երկուսի փոխարեն, ինչը քվանտային տեղեկատվության լեզվով յուրաքանչյուրին դարձնում է «կուտրիտ»: Իսպանիայի Տեսական ֆիզիկայի ինստիտուտի ֆիզիկոս Խուան Անտոնիո Ագիլար-Սաավեդրան նշել է, որ «երկու Z բոզոնների սպինները չափազանց խճճված են, զգալիորեն ավելի շատ, քան նախկինում չափված թոփ-հակաթոփ քվարկների դեպքում»:nature+1

Թիմի ամենազգայուն թեստը նախապատվությունը տվել է խճճված վիճակին, քան ոչ խճճված տարբերակին՝ 4.7 սիգմա վիճակագրական նշանակալիությամբ. սա փոքր-ինչ զիջում է 5 սիգմա շեմին, որն ավանդաբար պահանջվում է հայտնագործություն հայտարարելու համար, բայց բավականաչափ համոզիչ է հիմնավոր ապացույց համարվելու համար:sciencealert+1

«Վիրտուալ բադը»

Զանգվածի հաշվարկից մի արտասովոր հանգամանք ի հայտ եկավ: Հիգսի բոզոնը կշռում է մոտ 125 ԳԷՎ, մինչդեռ յուրաքանչյուր Z բոզոնի զանգվածը մոտ 91 ԳԷՎ է, ինչը նշանակում է, որ բավարար էներգիա չկա երկու սովորական Z բոզոնների միաժամանակյա հայտնվելու համար: Դրանցից առնվազն մեկը պետք է լինի «վիրտուալ»՝ անցողիկ քվանտային տատանում, որը հնարավոր չէ ուղղակիորեն դիտարկել: Նոր արդյունքը ցույց է տալիս, որ նույնիսկ վիրտուալ Z բոզոնը կարող է մասնակցել խճճվածությանը՝ փիլիսոփայական հարցեր առաջացնելով նման մասնիկների բնույթի վերաբերյալ:sciencealert+1

> «Եթե այն քայլում է բադի պես և կռնչում է բադի պես, ուրեմն այն, ինչին մենք նայում ենք, պետք է որ բադ լինի: Այս դեպքում՝ վիրտուալ բադ», կոչ է արել Ագիլար-Սաավեդրան:sciencealert

Քվանտային մեխանիկայի փորձարկումը ծայրահեղ պայմաններում

Տարիների տվյալներից ստացված ընդամենը 400 համապատասխան բախման դեպքերով այս չափումը սահմանագծին հասցրեց այն, ինչ ՄՀԲ-ն կարող է կորզել իր ամենահազվագյուտ գործընթացներից: Օքսֆորդի ֆիզիկոս և հետազոտության համահեղինակ Ալան Բարը, ով առաջինն էր առաջարկել օգտագործել մասնիկների բախիչները բարձր էներգիաներում խճճվածությունը հետազոտելու համար, հայտնագործությունն անվանել է «հաճելի հիշեցում այն մասին, որ քվանտային մեխանիկայի նույն տարօրինակ կանոնները, որոնք մի օր կարող են աշխատեցնել քվանտային համակարգիչները, գործում են բնության մեջ ամենուր, նույնիսկ Մեծ հադրոնային բախիչի ծայրահեղ էներգիաներում»:phys+1

Ակնկալվում է, որ թե՛ ATLAS դետեկտորի, թե՛ Բարձր լուսատվության ՄՀԲ-ի ներկայումս ընթացող արդիականացումը կապահովի շատ ավելի մեծ տվյալների բազաներ՝ ճանապարհ հարթելով 5 սիգմա շեմը հաղթահարելու և քվանտային երևույթներն էլ ավելի մեծ ճշգրտությամբ հետազոտելու համար:phys