Един експеримент намеква за квантово вплитане вътре в протоните

Данните от Големия адронен колайдер подсказват, че съставящите субатомните частици кварки и глуони споделят странни връзки

НаукаOFFNews Последна промяна на 21 май 2019 в 00:00 12517 0

Модел на вътрешната структура на протон и съответните полета - кварки и глюони. Ядрената сила действа като пружина с незначителна сила, когато не се разтегля, но голяма привличаща сила, когато се разтегля до големи разстояния. Кредит: Brookhaven National Laboratory.

Протоните са сложни субатомните частици, съставени от по-малки частици, наречени кварки и глуони.

Сега данните от Големия адронен колайдер намекват, че съставките на протоните не се държат независимо, а споделят странни квантови връзки, известни като вплитане, твърдят трима физици в статия, публикувана в arXiv.org.

Квантовото вплитане е изследвано досега в мащаби, много по-големи от протона. В експерименти вплетените частици сякаш мигновено си влияят една на друга, дори когато са разделени от хиляди километри. Учените подозираха, че вплитането може да се случва в рамките на субатомната частица протон, но признаците на това явление не са демонстрирани експериментално вътре в частицата, която е около трилионна от милиметър.

"Идеята е, че това е квантово-механична частица и ако погледнете вътре в нея ... тя е вътрешно вплетена", коментира теоретичният физик Пиет Мълдерс (Piet Mulders) от Vrije Universiteit, Амстердам, неучаствал в изследването.

В новото проучване екипът анализира сблъсъците на протони, ускорени до високи скорости в Големия адронен колайдер в Женева. Използвайки данните от експеримента CMS, учените изследват ентропията в резултат на вплитане в протона. Ентропията е свойство, което зависи от броя на възможните състояния, които системата може да приеме на микрониво. Ето една аналогия: разбърканата колода карти има няколко начина да се разбърка, докато подредената има само един начин, така че разбърканите тестета карти имат по-висока ентропия.

Ако вплитането съществува в рамките на протон, в резултат на тези връзки ще има допълнителна ентропия. Тази ентропия може да бъде определена чрез преброяване на броя на частиците, произведени при всеки сблъсък. Количеството ентропия, което изследователите установиха, съответства на това, което се очаква, ако се приеме, че кварките и глуоните са били вплетени, твърдят физиците в доклада си, който сега очаква преглед преди публикуването му в списание.

Вплитането все още не е окончателно потвърдено, твърди теоретичният физик Щефан Флерхингер (Stefan Floerchinger) от Университета в Хайделберг, Германия, който не е участвал в проучването. За да се потвърди окончателно вплитането, са необходими строги тестове, за да се изключат други възможни обяснения. Но това изследването е „повече от отваряне на вратите“ и може да доведе до по-нататъшни изследвания, които биха могли да изяснят вътрешната физика на протоните, казва Флерхингер.

Една загадка, която бъдещата работа би могла да реши, е защо кварките винаги са ограничени в по-големи частици и никога не се срещат отделно. Това затваряне е "най-добрият пример за вплитане", отбелязва теоретичният физик Дмитрий Харзеев (Dmitri Kharzeev) от Университета Стони Брук в Ню Йорк, съавтор на изследването. Кварките “просто не могат да съществуват в изолирани състояния”, подчертава Харзеев и винаги са свързани със своите спътници.

Въпреки че това свойство на кварките е добре известно, за него няма фундаментално математическо обяснение. Харзеев се надява, че изучаването на квантовото вплитане в протоните може да помогне да се обясни загадката.

Справка:

Z. Tu, D. Kharzeev and T. Ullrich. The EPR paradox and quantum entanglement at sub-nucleonic scales. arXiv:1904.11974. Posted April 26, 2019.

Източник:

An experiment hints at quantum entanglement inside protons, Science News Online

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !