首次觀測到夸克級糾纏,這是迄今為止探測的最高能量量子糾纏現象
212 觀看·2024年10月1日
在日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上,物理学家们取得了一项令人振奋的发现。他们首次成功观察到两个夸克——最基本的亚原子粒子之一——处于量子纠缠状态。这种量子纠缠现象,是在迄今为止最高能量下首次被探测到。“最高能量”通常指的是在特定实验或观测条件下,粒子或辐射所能达到的最大能量水平。人类现在获取新粒子的方法,主要就是采用粒子碰撞的方案,也就是将粒子加速到接近光速后发生碰撞,根据爱因斯坦的质能方程,相同质量的物体,速度越快,其能量越大,粒子也是同理
这一发现不仅验证了量子力学的奇妙特性,也为未来进一步研究这一神秘现象开辟了新的可能性。通过对这种量子纠缠状态的深入探索,科学家们希望能够揭开宇宙最基本结构的更多谜团。
这一观测是在CERN的大型强子对撞机(LHC)上进行的,揭示了顶夸克——最重的基本粒子——与其反物质对应物在迄今为止最高能量的纠缠状态中量子连接。研究人员于9月18日在《自然》杂志上发表了他们的发现。
在世界上最大的原子對撞機上
物理學家首次觀察到兩個夸克處於量子糾纏狀態
這一發現被認為是非常了不起的
為對這個迷人現象的新調查鋪平了道路
在日內瓦附近的歐洲核子研究中心的大型強子對撞機上
物理學家們取得了一項令人振奮的發現
他們首次成功觀察到兩個夸克
最基本的亞原子粒子之一處於量子糾纏狀態
這種量子糾纏現象是在迄今為止最高能量下首次被探測到
最高能量通常指的是在特定實驗或觀測條件下
粒子或輻射所能達到的最大能量水平
人類現在獲取新粒子的方法
主要就是採用粒子碰撞的方案
也就是將粒子加速到接近光速後發生碰撞
根據愛因斯坦的智能方程
相同質量的物體速度越快
其能量越大
粒子也是同理
這一發現不僅驗證了量子力學的奇妙特性
也為未來進一步研究這一神祕現象開闢了新的可能性
通過對這種量子糾纏狀態的深入探索
科學家們希望能夠揭開宇宙最基本結構的更多謎團
這一觀測是在CERN的大型強子對撞機上進行的
揭示了鼎夸克最重的基本粒子與其反物質對應物
在迄今為止最高能量的糾纏狀態中量子連接
研究人員於9月18日在《自然》雜誌上發表了他們的發現
Atlas實驗室LHC上最大的探測器
它能夠識別出粒子數
以接近光速相互碰撞後產生的微小亞原子粒子
雖然粒子物理學深深植根於量子力學
但在新的粒子系統中觀察到量子糾纏
並且能量比以往可能的要高得多
這是非常了不起的
Atlas實驗的發言人安德烈亞斯·霍克在電子郵件聲明中說
這一發現打開了一扇全新的研究大門
糾纏的粒子具有相互連接的屬性
因此對其中一個的改變會瞬間導致另一個的改變
即使它們相隔很遠的距離
這種遠距離的鬼魅作用曾經被愛因斯坦所質疑
但後來的實驗證明瞭這種奇異的違反局域性效應
確實是真實存在的
量子糾纏現象是量子物理中最神奇的概念之一
1935年
愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提出了一個著名的悖論
質疑這種鬼魅作用是否真實存在
他們認為如果兩個粒子真的能夠瞬間影響彼此
那就意味著存在超光速的信息傳遞
這違背了相對論的基本原理
然而1964年
物理學家約翰·貝爾提出了一個著名的理論
也被稱為貝爾不等式
證明瞭量子糾纏確實是真實存在的
此後的許多實驗也進一步驗證了這一理論
量子糾纏在量子計算、量子通信等領域
有著廣泛的應用前景
例如量子計算機就利用量子糾纏來進行高效的信息處理
而量子加密技術則利用光子的糾纏狀態來實現安全通信
科學家們正在努力探索量子糾纏在各個領域的更多應用可能性
然而糾纏的許多方面仍然未被探索
夸克之間的糾纏就是其中之一
這是因為這些亞原子粒子不能單獨存在
而是融合在一起形成各種被稱為強子的粒子配方
當單個夸克從強子中被撕裂出來時
用於提取它們的能量使它們立即變得不穩定
並在稱為強子化的過程中分解成較小粒子的分支噴射
這意味著要觀察頂夸克和反夸克的糾纏
科學家們必須從數十億其他粒子中
挑選出它們分解成的獨特粒子
特別是他們尋找了只有在糾纏粒子之間
才會出現的特定角度發射的粒子
通過測量這些角度並校正可能改變它們的實驗效應
團隊觀察到頂夸克之間的糾纏
具有足夠大的統計顯著性
被認為是真實的
這項發現讓科學家們非常興奮
因為它不僅證實了夸克也能進入量子糾纏狀態
而且這種糾纏發生在前所未有的高能量水平上
這為進一步探索量子糾纏現象
以及推進粒子物理學的標準模型開闢了新的可能性
通過研究這種高能量下的量子糾纏
科學家們希望能夠發現新的物理規律
甚至尋找到標準模型之外的新物理理論
通過在新的粒子系統中測量糾纏和其他量子概念
並在以前無法達到的能量範圍內進行
我們可以以新的方式測試粒子物理學的標準模型
並尋找可能存在於其之外的新物理跡象
CMS實驗的發言人帕特里夏·麥克布賴德在聲明中說
隨著LHC的數據樣本不斷增加
科學家們將有機會進一步探索這一令人興奮的發現
為我們揭示更多關於宇宙最基本結構的奧祕

