CERN зерттеушілері «жоғарғы кварктар» мен ең жоғары энергиялар арасындағы кванттық шиеленісті бақылай алды. Бұл туралы алғаш рет 2023 жылдың қыркүйегінде хабарланды, содан бері бірінші және екінші бақылау расталды. Үлкен адрон коллайдерінде (LHC) өндірілген «жоғарғы кварктардың» жұптары түйісуді зерттеу үшін жаңа жүйе ретінде пайдаланылды.
«Жоғарғы кварктар» ең ауыр іргелі бөлшектер болып табылады. Олар тез ыдырайды, спинін ыдырау бөлшектеріне ауыстырады. Жоғарғы кварктың спиндік бағыты ыдырау өнімдерін бақылау нәтижесінде анықталады.
Зерттеу тобы 13 тераэлектронвольт (1 ТеВ=10) энергиядағы «жоғарғы кварк» мен оның антиматериялық аналогы арасындағы кванттық шиеленісті байқады.12 eV). Бұл кварктар жұбындағы (жоғарғы кварк пен антитоптық кварк) түйісудің алғашқы бақылауы және осы уақытқа дейін түйісудің ең жоғары энергетикалық бақылауы.
Жоғары энергиялардағы кванттық шиеленіс негізінен зерттелмеген күйінде қалды. Бұл даму жаңа зерттеулерге жол ашады.
Кванттық шатастырылған бөлшектерде бір бөлшектің күйі қашықтыққа және оларды бөлетін ортаға қарамастан басқаларға тәуелді болады. Бір бөлшектің кванттық күйін шиеленіскен бөлшектер тобындағы басқаларының күйінен тәуелсіз сипаттауға болмайды. Біреуіндегі кез келген өзгеріс басқаларға әсер етеді. Мысалы, пи-мезонның ыдырауынан пайда болған электрон мен позитрон жұбы түйіседі. Олардың спиндері пи мезонының спиніне қосылуы керек, сондықтан бір бөлшектің спинін біле отырып, біз екінші бөлшектің спинін білеміз.
2022 жылы физика бойынша Нобель сыйлығы Ален Аспектке, Джон Ф.Клаузерге және Антон Зейлингерге шатастырылған фотондармен тәжірибелер жасағаны үшін берілді.
Кванттық шиеленіс әртүрлі жүйелерде байқалды. Ол криптографияда, метрологияда, кванттық ақпаратта және кванттық есептеулерде қосымшаларды тапты.
***
Әдебиеттер тізімі:
- ЦЕРН. Баспасөз релизі – CERN-дегі LHC эксперименттері ең жоғары энергияда кванттық түйісуді байқайды. 18 жылдың 2024 қыркүйегінде жарияланған. Қол жетімді https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- ATLAS ынтымақтастығы. ATLAS детекторында жоғарғы кварктармен кванттық түйісуді бақылау. Табиғат 633, 542–547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
***
| НЕГІЗГІ БӨЛШЕКТЕР – Жылдам қарау |
| Негізгі бөлшектер спиніне қарай фермиондар және бозондар болып жіктеледі. |
| [AT]. ФЕРМИОНДАР тақ жарты бүтін мәндерде спинге ие (½, 3/2, 5/2, ….). Бұлар зат бөлшектері барлық кварктар мен лептондардан тұрады. - Ферми-Дирак статистикасын бақылаңыз, – жартылай тақ бүтін спин бар – Паули алып тастау принципіне бағыну керек, яғни екі бірдей фермион бірдей кванттық күйде немесе бірдей кванттық саны бар кеңістікте бірдей орналаса алмайды. Екеуі де бір бағытта айнала алмайды, бірақ қарама-қарсы бағытта айнала алады  Фермиондарға барлық кварктар мен лептондар және олардың тақ санынан құралған барлық құрама бөлшектер кіреді. - Кварк = алты кварк (жоғары, төмен, оғаш, сүйкімділік, төменгі және жоғарғы кварктар). – Протондар мен нейтрондар сияқты адрондарды түзу үшін қосылыңыз. – Адрондардан тыс байқауға болмайды. – Лептондар = электрондар + мюондар + тау + нейтрино + мюон нейтрино + тау нейтрино. – «Электрондар», «жоғары кварктар» және «төмен кварктар» ғаламдағы барлық нәрсенің ең негізгі үш құрамдас бөлігі. – Протондар мен нейтрондар іргелі емес, бірақ «жоғары кварктардан» және «төмен кварктардан» тұрады, сондықтан композициялық бөлшектер. Протондар мен нейтрондардың әрқайсысы үш кварктан тұрады - протон екі «жоғары» кварктан және бір «төмен» кварктан тұрады, ал нейтронда екі» төмен» және бір «жоғары» кварк бар. «Жоғары» және «төмен» - кварктардың екі «дәмдері» немесе сорттары. - Бариондар үш кварктан тұратын композиттік фермиондар, мысалы, протондар мен нейтрондар бариондар - Адрондар тек кварктардан тұрады, мысалы, бариондар адрондар. |
| [B]. BOSONS бүтін мәндерінде айналдыруға ие (0, 1, 2, 3, ….) – Бозондар Бозе-Эйнштейн статистикасына сүйенеді; бүтін спині бар. – атымен аталды Сатиендра Нат Бозе (1894–1974), Эйнштейнмен бірге бозон газының статистикалық термодинамикасының негізгі идеяларын жасаған. – Паули алып тастау принципіне бағынбаңыз, яғни екі бірдей бозон бірдей кванттық күйді немесе бірдей кванттық саны бар кеңістікте бірдей орынды иеленуі мүмкін. Екеуі де бір бағытта айнала алады, – Элементар бозондар – фотон, глюон, Z бозоны, W бозоны және Хиггс бозоны. Хиггс бозоны спин=0, ал габариттік бозондар (яғни, фотон, глюон, Z бозоны және W бозоны) спин=1 болады. |
| [C] ҚҰРАМАЛЫ БӨЛШЕКТЕР – Құрамдас бөлшектерге байланысты бозондар немесе фермиондар болуы мүмкін. – Фермиондардың жұп санынан тұратын барлық құрама бөлшектер бозон болып табылады (өйткені бозондарда бүтін спин, ал фермиондарда тақ жартылай бүтін спин бар). – Барлық мезондар бозондар (өйткені бәрі мезондар кварктар мен антикварктардың бірдей санынан тұрады). – Жұп массалық сандармен тұрақты ядролар бозондар, мысалы, дейтерий, гелий-4, көміртек -12 т.б. – Композиттік бозондар да Паули алып тастау принципіне бағынбайды. – Бір кванттық күйдегі бірнеше бозон бірігіп, түзеді.Бозе-Эйнштейн конденсаты (BEC). |
***
 were used as a new system to study entanglement.){kind=link}