CERN bugüne kadar test edilen en ağır parçacıklarda kuantum dolanıklığı tespit etti

CERN'ün Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki ATLAS dedektöründe çalışan fizikçiler, Higgs bozonlarının bozunmasıyla ortaya çıkan Z bozonu çiftleri arasında kuantum dolanıklığına dair güçlü kanıtlar buldu. Bu keşif, kuantum mekaniğinin en kafa karıştırıcı fenomenlerinden birini bugüne kadar test edilen en ağır ve en kısa ömürlü parçacıklara taşıyor. 11 Eylül 2026'da Physical Review Letters dergisinde yayımlanan sonuçlar, kayıtlara geçen en yüksek enerjili dolanıklık doğrulamalarından birini temsil ediyor.phys+1

ATLAS İşbirliği, bir Higgs bozonunun iki Z bozonuna bölündüğü ve bunların her birinin daha sonra bir elektron veya müon çiftine bozunduğu nadir bozunma zincirinin izini sürmek için 13 ve 13,6 trilyon elektronvolt enerjilerindeki proton-proton çarpışma verilerini analiz etti. Z bozonları yaklaşık 3 × 10⁻²⁵ saniye içinde yok olduğundan, fizikçiler bunların spinlerini doğrudan ölçemedi. Bunun yerine, ortaya çıkan dört leptonun dedektör içindeki hareket açılarını yeniden yapılandırarak geriye doğru çalıştılar ve ana Z bozonlarının kuantum durumlarını çıkardılar.sciencealert+3

Kubit Değil, Kutrit

ATLAS ekibinin 2024 yılında Nature dergisinde yayımlanan bir makalede gösterdiği üst kuark dolanıklığının aksine, Z bozonları iki yerine üç olası spin durumuna sahiptir ve bu da kuantum bilişim dilinde her birini bir "kutrit" yapar. İspanya'daki Teorik Fizik Enstitüsü'nden fizikçi Juan Antonio Aguilar-Saavedra, "İki Z bozonunun spinleri son derece dolanık durumda, hatta daha önce ölçülen üst-antiüst kuark durumuna kıyasla çok daha fazla dolanık" dedi.nature+1

Ekibin en hassas testi, dolanık durumu dolanık olmayan alternatife tercih etti ve bunu 4,7 sigma istatistiksel anlamlılıkla ortaya koydu. Bu değer, geleneksel olarak bir keşif iddiası için gereken 5 sigma eşiğinin hemen altında olsa da güçlü bir kanıt oluşturmak için yeterli kabul ediliyor.sciencealert+1

Bir 'Sanal Ördek'

Kütle aritmetiğinden sıra dışı bir pürüz ortaya çıktı. Bir Higgs bozonu yaklaşık 125 GeV ağırlığındayken, her bir Z bozonunun kütlesi 91 GeV civarındadır. Bu durum, iki sıradan Z bozonunun aynı anda ortaya çıkması için yeterli enerji olmadığı anlamına gelir. En az birinin "sanal" olması gerekir: Doğrudan gözlemlenemeyen geçici bir kuantum dalgalanması. Yeni sonuç, sanal bir Z bozonunun bile dolanıklığa katılabileceğini gösteriyor ve bu tür parçacıkların doğası hakkında felsefi soruları gündeme getiriyor.sciencealert+1

> "Eğer ördek gibi yürüyor ve ördek gibi vaklıyorsa, o zaman baktığımız şey bir ördek olmalı. Bu durumda, sanal bir ördek," dedi Aguilar-Saavedra.sciencealert

Kuantum Mekaniğini Sınırlarda Test Etmek

Yıllar süren verilerden elde edilen yalnızca yaklaşık 400 uygun çarpışma olayıyla yapılan bu ölçüm, LHC'nin en nadir süreçlerinden çıkarabileceği sınırları zorladı. Yüksek enerjilerde dolanıklığı incelemek için parçacık çarpıştırıcılarının kullanılmasını ilk kez öneren Oxford fizikçisi ve çalışmanın ortak yazarı Alan Barr, bulguyu şu sözlerle nitelendirdi: "Bir gün kuantum bilgisayarlarına güç verebilecek kuantum mekaniğinin aynı tuhaf kurallarının, doğanın her yerinde, hatta Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın aşırı enerjilerinde bile iş başında olduğunu gösteren güzel bir hatırlatma."phys+1

Hem ATLAS dedektöründe hem de Yüksek Işıklılık LHC'de şu anda devam eden yükseltme çalışmalarının çok daha büyük veri kümeleri sağlaması bekleniyor. Bu da 5 sigma eşiğini aşmanın ve kuantum fenomenlerini daha da yüksek hassasiyetle incelemenin kapısını aralayacak.phys