Физики выявили запутанность Z-бозонов на Большом адронном коллайдере
На Большом адронном коллайдере команда ATLAS представила результаты, указывающие на квантовую запутанность двух Z-бозонов. Эти частицы образуются при распаде бозона Хиггса. Квантовая механика проявляет свои эффекты даже в случае тяжёлых и краткоживущих частиц, возникающих в высокоэнергетических столкновениях. Запутанность подразумевает, что состояния частиц взаимосвязаны и не могут быть описаны по отдельности. Данную информацию сообщает портал ProGorodNSK.ru.
Измеряя одно состояние, можно получить информацию о другом. Альберт Эйнштейн описывал это как «жуткое действие на расстоянии». Ранее подобные явления исследовались на фотонах, электронах, атомах и ионах. В 2023 году ATLAS сообщил о признаках запутанности у пар топ-кварков, а теперь впервые провел аналогичное измерение для пары Z-бозонов.
Для анализа использовались данные протонных столкновений, собранные детектором ATLAS при энергиях 13 и 13,6 ТэВ. Отбирались события, когда Хиггс распадался на пару Z-бозонов, что приводило к образованию четырёх заряженных частиц — электронов или мюонов. Поскольку Z-бозоны существуют всего около 10⁻²⁵ секунды, их невозможно зафиксировать напрямую. Их свойства восстанавливались на основе энергии и направления движения продуктов распада.
Ключевым фактором стали спины: у запутанной пары траектории вылета электронов и мюонов связаны таким образом, что это невозможно при независимом поведении. Полученные данные хорошо согласуются с предсказаниями Стандартной модели. Запутанное состояние двух Z-бозонов объясняет наблюдаемые результаты значительно лучше, чем вариант без квантовой связи. Статистическая значимость составляет 4,7 стандартного отклонения, что немного не дотягивает до порога открытия в пять стандартных отклонений.
Масса Z-бозона составляет около 91 ГэВ, а его время жизни крайне мало. Исследователи предполагают, что подобные измерения могут стать новым инструментом в физике высоких энергий. После перехода LHC к высокой светимости ATLAS сможет зафиксировать больше событий, когда Хиггс распадается на пару Z-бозонов. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.
