Понедельник 05 октября 2026 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» ЦЕРН обнаружил квантовую запутанность в частицах, рожденных из бозона Хиггса


ЦЕРН обнаружил квантовую запутанность в частицах, рожденных из бозона Хиггса

Вторник, 15 Сентября 2026 15:47
ЦЕРН обнаружил квантовую запутанность в частицах, рожденных из бозона Хиггса Фото из открытых источников

В Большом адронном коллайдере ЦЕРН обнаружено нечто странное. В каскаде обломков, выбрасываемых в результате высокоэнергетических столкновений в самом мощном в мире ускорителе частиц, физики обнаружили убедительные доказательства явления, которое Альберт Эйнштейн метко назвал «жутким действием на расстоянии». Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

 

Это не первый случай обнаружения квантовой запутанности на Большом адронном коллайдере, но на этот раз — в новом месте.

 

Теперь ученые обнаружили первые убедительные доказательства запутанности между парой Z- бозонов, образовавшихся при распаде бозона Хиггса, — их спины настолько неразрывно связаны, что один из них не может быть полностью описан без другого.

 

«Спины двух Z-бозонов чрезвычайно запутаны, значительно сильнее, чем в случае топ-антитоп, измеренном ранее», — заявил физик Хуан Антонио Агилар-Сааведра из Института теоретической физики в Испании.

 

Квантовая запутанность — одно из самых странных явлений, которые могут происходить между двумя частицами. Это происходит, когда их свойства становятся настолько тесно взаимосвязанными, что их больше нельзя описать независимо друг от друга, даже если они разделены огромными расстояниями.

 

Измерив какие-либо параметры одной из частиц, вы мгновенно узнаете что-то и о другой. Именно эта глубоко противоречащая интуиции особенность квантовой механики побудила Эйнштейна дать ей «жуткое» описание.

 

Ученые десятилетиями занимаются получением и измерением запутанных частиц, таких как атомы и фотоны, а в последнее время надеются использовать их для квантовой связи и квантовых вычислений. 

 

В 2024 году коллаборация ATLAS сообщила о первом наблюдении квантовой запутанности между парами топ-кварков, образованных на Большом адронном коллайдере. 

 

Z-бозоны ведут себя несколько иначе. В отличие от топ-кварков, которые имеют два возможных спиновых состояния, Z-бозоны имеют три — различие, которое на языке квантовой информации делает Z- бозон кутритом, а не двухсостоятельным кубитом.

 

«И это вносит еще одно важное отличие, поскольку это первый случай измерения запутанности с помощью элементарных частиц, являющихся кутритами», — пояснил Агилар-Сааведра.

 

Бозон Хиггса, образующийся в результате столкновения протонов на высоких скоростях, является особенно полезным путем к паре запутанных Z-бозонов. Поскольку бозон Хиггса не имеет собственного спина, два Z-бозона не могут просто возникнуть с любой случайной комбинацией спинов. Их спины должны совпадать таким образом, чтобы сохранить нулевой спин частицы, из которой они произошли.

 

Это может произойти несколькими способами, и квантовая механика допускает одновременное существование этих возможностей в виде общего состояния между двумя Z-бозонами. Именно это общее состояние может привести к их запутанности.

 

Однако есть один нюанс. Масса бозона Хиггса составляет около 125 ГэВ, а масса Z-бозона — около 91 ГэВ. Просто недостаточно энергии, чтобы бозон Хиггса одновременно породил два обычных Z-бозона.

 

Поэтому как минимум один из них должен быть виртуальным.

 

Виртуальные частицы странны даже по меркам квантовой физики. Они мимолетно возникают во время столкновений на коллайдерах, но их нельзя наблюдать как свободные частицы, как это возможно с их «реальными» аналогами.

 

Это поднимает интригующий вопрос: если один из Z-бозонов в паре является виртуальным, может ли он все еще участвовать в таком фундаментально квантовом явлении, как квантовая запутанность? Новый результат предполагает, что может.

 

Конечно, есть еще одна загвоздка в коллайдере – Z-бозон существует всего около 3 х 10⁻²⁵ секунд, прежде чем распадется. Даже «настоящий» Z-бозон не задерживается достаточно долго, чтобы измерить его спин напрямую.

 

Но Z-бозоны оставляют после себя подсказки.

 

В ходе распадов, изученных коллаборацией, каждый атом Z производит две заряженные частицы, называемые лептонами — либо электроны, либо их более тяжелые аналоги, мюоны. Это дает физикам четыре частицы, траектории которых через детектор они могут измерить.

 

И в этом вся суть – направления движения этих четырех частиц содержат информацию о спинах Z-бозонов, которые их породили.

 

Исследователи могли бы, подобно перемотке ленты, работать в обратном направлении, чтобы восстановить спины распадов Z-бозона, которые их породили, — процесс, в котором существует огромная пропасть между «сказанным» и «сделанным».

 

Отчасти это объясняется тем, что конкретная цепочка распадов — бозон Хиггса на два Z-бозона и на четыре лептона — невероятно редка. Даже имея многолетние данные о столкновениях частиц, исследователи располагали лишь примерно 400 событиями, на основе которых можно было работать.

 

Но этого было достаточно. Используя реконструированные спины Z-бозонов, исследователи искали признаки запутанности — закономерность, которую можно обнаружить в данных ATLAS. Результаты убедительно указывали на наличие запутанности.

 

В ходе наиболее чувствительного теста команда обнаружила, что данные свидетельствуют в пользу запутанного состояния по сравнению с незапутанным вариантом со статистической значимостью 4,7 сигма – что невероятно близко к пороговому значению в 5 сигма, которое физики элементарных частиц традиционно требуют перед объявлением открытия.

 

Хотя результат и не совсем соответствует этому критерию, он представляет собой убедительное доказательство того, что два Z-бозона действительно были запутаны. Но этот эксперимент также поднимает другой, более интригующий вопрос о самой виртуальной букве Z.

 

Физики не пришли к единому мнению относительно того, что значит «существовать» виртуальная частица. В отличие от обычных частиц, виртуальные частицы нельзя наблюдать напрямую; некоторые физики рассматривают их в первую очередь как математические составляющие, используемые для описания взаимодействий.

 

Однако здесь виртуальная частица Z ведет себя поразительно подобно частице — она несет информацию о спине, которая может запутаться с другой частицей Z.

 

«Можно задаться вопросом: существуют ли виртуальные частицы, или же это конструкция нашего разума, которую мы используем для вычислений?» — сказал Агилар-Сааведра.

 

Он предостерег, что результат не решает этот философский вопрос, но сказал, что он может «немного пролить свет на то, являются ли виртуальные частицы частицами или нет».

 

«Если оно ходит как утка и крякает как утка, значит, перед нами утка», — сказал он. «В данном случае, это виртуальная утка».

 
 

 
 
Николаева Мария Опубликовано в Наука
Читайте также
Попугаи могут называть отдельных особей по имени Попугаи могут называть отдельных особей по имени Новое исследование показывает, что попугаи могут использовать имена, как и люди, демонстрируя признаки социального взаимопонимания и индивидуального признания. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS One. В каждом человеческом языке…
Ученые обнаружили нейронную цепь в мозге, отвечающую за реакцию «сдаться» Ученые обнаружили нейронную цепь в мозге, отвечающую за реакцию «сдаться» Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature, непосредственно перед тем, как мышь отказывается от возможности получить награду, одна конкретная группа клеток мозга демонстрирует повышенную активность. Этот сигнал исходит из голубого…
Внеземная жизнь может проявляться в виде скоплений планет, а не отдельных миров Внеземная жизнь может проявляться в виде скоплений планет, а не отдельных миров Новое исследование предполагает, что внеземную жизнь может быть легче обнаружить по скоплениям похожих планет, чем по отдельным биосигнатурам. Результаты исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal. Ранее считалось, что внеземная…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Пострадал водитель бензовоза. Последствия атак ВСУ на российские регионы Пострадал водитель бензовоза. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили 199 украинских беспилотников над российскими регионами, а также акваторией Черного моря. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Водитель бензовоза пострадал в результате…
Поражена электроподстанция в Харьковской области. Удары ВС РФ по объектам на Украине Поражена электроподстанция в Харьковской области. Удары ВС РФ по объектам на Украине ВС России продолжают наносить удары по объектам энергетической, портовой инфраструктуры Украины и морским судам, используемым в интересах ВСУ, сообщили в Минобороны РФ. По данным ведомства, в результате были поражены электроподстанция…
Задержания за сбор данных для совершения терактов и приговор за диверсию на НПЗ. Главное Задержания за сбор данных для совершения терактов и приговор за диверсию на НПЗ. Главное Военный суд приговорил россиянина к 23 годам лишения свободы за диверсию на нефтеперерабатывающем предприятии в Самарской области, совершенную по заданию Главного управления разведки Украины. Об этом сообщили в Центре общественных…
Тема дня
Политический труп толкает Киев на новую эскалацию Политический труп толкает Киев на новую эскалацию

Канцлер Германии Фридрих Мерц в ходе воскресного визита в Киев заявил о планах расширить совместное ...

Фото
Совершенно неожиданная "планета Феникс" родилась из пепла умирающей звезды Совершенно неожиданная "планета Феникс" родилась из пепла умирающей звезды

Смерть — это не конец, или, по крайней мере, гибель звёзд, возможно, не означает конец планет. Плане...

Опрос

Останется-ли Сербия дружественной России страной?

 

Анекдот дня

Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".