Istraživači u CERN-u uspjeli su uočiti kvantnu isprepletenost između "top kvarkova" i na najvišim energijama. To je prvi put prijavljeno u rujnu 2023., a od tada je potvrđeno prvim i drugim opažanjem. Parovi "top kvarkova" proizvedeni u Velikom hadronskom sudaraču (LHC) korišteni su kao novi sustav za proučavanje isprepletenosti.
"Top kvarkovi" su najteže fundamentalne čestice. Brzo se raspadaju prenoseći svoj spin na čestice raspada. Orijentacija spina top kvarka je zaključena iz promatranja proizvoda raspada.
Istraživački tim promatrao je kvantnu isprepletenost između "top kvarka" i njegovog dvojnika antimaterije pri energiji od 13 teraelektronvolta (1 TeV=1012 eV). Ovo je prvo opažanje isprepletenosti u paru kvarkova (top kvark i antitop kvark) i promatranje isprepletenosti s najvećom energijom dosad.
Kvantna isprepletenost pri visokim energijama ostala je uglavnom neistražena. Ovaj razvoj otvara put novim studijama.
U kvantno zapletenim česticama, stanje jedne čestice ovisi o ostalima bez obzira na udaljenost i medij koji ih razdvaja. Kvantno stanje jedne čestice ne može se opisati neovisno o stanju ostalih u skupini zapletenih čestica. Svaka promjena u jednom utječe na druge. Na primjer, par elektrona i pozitrona koji potječu od raspada pi mezona su isprepleteni. Njihovi se spinovi moraju zbrojiti sa spinom pi mezona, stoga znajući spin jedne čestice, znamo za spin druge čestice.
Godine 2022. Nobelovu nagradu za fiziku dobili su Alain Aspect, John F. Clauser i Anton Zeilinger za eksperimente sa zapetljanim fotonima.
Kvantna isprepletenost opažena je u velikom broju sustava. Našao je primjenu u kriptografiji, mjeriteljstvu, kvantnim informacijama i kvantnom računanju.
***
Reference:
- CERN. Objava za tisak – LHC eksperimenti u CERN-u promatraju kvantnu isprepletenost pri najvišoj energiji dosad. Objavljeno 18. rujna 2024. Dostupno na https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- Suradnja ATLAS. Promatranje kvantne isprepletenosti s top kvarkovima na ATLAS detektoru. Nature 633, 542-547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
***
| FUNDAMENTALNE ČESTICE – Brzi pogled |
| Fundamentalne čestice se na temelju spina klasificiraju u fermione i bozone. |
| [NA]. FERMIONI imaju spin u neparnim polucijelim vrijednostima (½, 3/2, 5/2, ….). Ovo su čestice materije koji se sastoji od svih kvarkova i leptona. – pratiti Fermi–Diracovu statistiku, – imaju polu-neparni cijeli broj vrtnje – poštivati Paulijevo načelo isključenja, tj. dva identična fermiona ne mogu zauzimati isto kvantno stanje ili isto mjesto u prostoru s istim kvantnim brojem. Ne mogu se oboje vrtjeti u istom smjeru, ali se mogu vrtjeti u suprotnom smjeru  Fermioni uključuju sve kvarkove i leptone, te sve kompozitne čestice sastavljene od neparnog broja istih. - Kvarkovi = šest kvarkova (up, down, strange, charm, bottom i top quark). – Spajaju se u hadrone kao što su protoni i neutroni. – Ne može se promatrati izvan hadrona. – Leptoni = elektroni + mioni + tau + neutrino + mionski neutrino + tau neutrino. – 'Elektroni', 'up kvarkovi' i 'down quarkovi' tri najosnovnija sastavna dijela svega u svemiru. – Protoni i neutroni nisu fundamentalni, već se sastoje od 'gornjih kvarkova' i 'donjih kvarkova' stoga su kompozitne čestice. Svaki od protona i neutrona sastoji se od tri kvarka - proton se sastoji od dva "gore" kvarka i jednog "dolje" kvarka, dok neutron sadrži dva "dolje" i jedan "gore". "Gore" i "dolje" dva su "Okusa" ili varijante kvarkova. - Barioni su kompozitni fermioni sastavljeni od tri kvarka, npr. protoni i neutroni su barioni - hadroni sastoje se samo od kvarkova, npr. barioni su hadroni. |
| [B]. BOZON ima spin u cjelobrojnim vrijednostima (0, 1, 2, 3, ….) – Bozoni slijede Bose-Einsteinovu statistiku; imaju cjelobrojni spin. – nazvan po Satyendra Nath Bose (1894. – 1974.), koji je zajedno s Einsteinom razvio glavne ideje u pozadini statističke termodinamike bozonskog plina. – ne poštuju Paulijevo načelo isključenja, tj. dva identična bozona mogu zauzimati isto kvantno stanje ili isto mjesto u prostoru s istim kvantnim brojem. Obje se mogu okretati u istom smjeru, – Elementarni bozoni su foton, gluon, Z bozon, W bozon i Higgsov bozon. Higgsov bozon ima spin=0 dok mjerni bozoni (tj. foton, gluon, Z bozon i W bozon) imaju spin=1. – Kompozitne čestice mogu biti bozoni ili fermioni ovisno o svom sastavu. – Sve kompozitne čestice sastavljene od parnog broja fermiona su bozoni (jer bozoni imaju cjelobrojni spin, a fermioni imaju neparan polucijeli spin). – Svi mezoni su bozoni (jer svi mesoni sastoje se od jednakog broja kvarkova i antikvarkova). Stabilne jezgre s parnim masenim brojevima su bozoni npr. deuterij, helij-4, ugljik -12 itd. – Kompozitni bozoni također ne poštuju Paulijevo načelo isključenja. – Nekoliko bozona u istom kvantnom stanju spajaju se i formiraju “Bose-Einsteinov kondenzat (BEC)." |
***
