Международная группа физиков использовала данные эксперимента ATLAS в ЦЕРН для изучения квантовых свойств Z-бозонов — тяжелых элементарных частиц, существующих лишь чрезвычайно короткое время. Результаты показали, что их состояния могут оставаться квантово связанными даже в экстремальных условиях столкновений частиц.
Исследователи изучали распады бозона Хиггса, при которых возникают два Z-бозона. Те практически мгновенно исчезают, превращаясь в электроны или мюоны, однако детектор ATLAS способен точно определить направления движения этих частиц.
Именно продукты распада позволили восстановить информацию о спинах уже исчезнувших Z-бозонов. Анализ углов движения электронов и мюонов выявил корреляции, свидетельствующие о квантовой запутанности исходной пары.
Ранее запутанность неоднократно наблюдали у фотонов, электронов и ионов, а эксперименты на БАК позволили распространить подобные исследования на гораздо более высокие энергии. В частности, в 2023 году ATLAS получил свидетельства запутанности пар топ-кварков — самых тяжелых известных элементарных частиц.
Новая работа показывает, что квантовая запутанность сохраняется даже среди массивных и крайне короткоживущих частиц. В будущем физики рассчитывают использовать подобные методы вместе с данными модернизированного Большого адронного коллайдера высокой светимости для более точной проверки квантовой механики и поиска возможных признаков неизвестной физики.
