Se pare că există o corelație cuantică între cuarcii dintr-un proton: așa-numitul entanglement cuantic. Dacă acest rezultat, obținut în mod indirect de către experimentul CMS de la marele accelerator LHC, va fi confirmat, el se va dovedi extrem de important, întrucât ar putea contribui la dezlegarea misterului forței nucleare dintre cuarci, care nu pot fi izolați – apar în pereche cu un anticuarc sau în tripleți.

Entanglementul este o bizară proprietate cuantică, pe de o parte studiată în laboratoarele de fizică cuantică din întreaga lume, pe de alta folosită cu mult succes în cadrul noilor tehnologii cuantice, precum în telecomunicații, care sunt extrem de sigure tocmai datorită acestei proprietăți.

Ce este entaglementul? Două (sau mai multe) particule care se nasc în cadrul aceluiași proces sau au interacționat între ele rămân „înfrățite”, astfel încât atunci când facem ceva asupra uneia dintre particule – ca de exemplu o măsurătoare în laborator – cealaltă resimte instantaneu acest proces, în urma căruia își definește o stare cuantică corelată cu cea a particulei măsurate. Această proprietate a fost demonstrată separând fascicule de fotoni pe distanțe de sute sau chiar mii de kilometri: de îndată ce unul din fotoni era măsurat, funcția lui de undă colapsând într-una dintre posibilele stări, instantaneu celălalt foton își definea starea, corelată cu cea a fotonului măsurat. Această proprietate, o adevărată resursă cuantică, este utilizată la ora actuală în criptografia cuantică, întrucât comunicarea este extrem de sigură – hackerii nu pot „fura” informațiile, căci sunt prinși imediat asupra faptului.

Recent, experimentul CMS de la marele accelerator de particule LHC de la Geneva, a efectuat măsurători de precizie asupra coliziunii fasciculelor de protoni, ajungând la concluzia că în interiorul unui proton, cuarcii din care acesta este alcătuit sunt într-o stare de entanglement.

CITIȚI ȘI: O nouă definiție a kilogramului cu ajutorul mecanicii cuantice

Protonii, particule nucleare cu sarcina electrică pozitivă, se găsesc în orice nucleu al atomilor, numărul protonilor determinând elementul chimic. De exemplu, atomul cu șase protoni în nucleu este carbonul. Protonii, la rândul lor, sunt alcătuiți din așa-numiții cuarci, particule elementare din cadrul Modelului Standard al fizicii particulelor elementare. Protonii conțin doi cuarci „up” și un cuarc „down”, care sunt legați între ei de gluoni – mediatorii interacțiunii nucleare puternice (asemănători cu fotonii, care sunt mediatorii interacțiunii electromagnetice).

CITIȚI ȘI: Cătălina Curceanu, românca ce conduce eforturile pentru înțelegerea fundamentelor fizicii

Cercetătorii experimentului CMS au publicat un articol în care arată cum entropia care rezultă în urma ciocnirii protonilor la LHC este mai mare decât cea așteptată: entropia n plus, susțin aceștia, ar fi generată de entanglementul dintre cuarcii și gluonii care alcătuiesc protonii (legături în plus față de cele cunoscute). Entropia este o proprietate a unui sistem determinată de numărul stărilor posibile ale sistemului.

Cercetătorii de la CMS au măsurat entropia numărând particulele rezultate în urma ciocnirii protonilor cu energii foarte mari. Cum din acest proces au rezultat mai multe particule decât se așteptau, ei au ajuns în mod indirect la concluzia următoare: cuarcii și gluonii din protoni sunt într-o stare de entanglement cuantic. Evident, pentru o demonstrație finală mai este încă nevoie de multe studii.

Dacă într-adevăr cuarcii și gluonii din protoni ar fi într-o stare de corelație cuantică, acest lucru ar putea contribui la explicarea proprietăților bizare ale forței nucleare puternice – și anume a faptului că nu există cuarci izolați. Cuarcii apar mereu înfrățiți: ori cu un anti-cuarc (în cadrul mezonilor), ori cu alți doi cuarci (în cadrul barionilor, categorie din care face parte și protonul).

La ora actuală, cercetătorii care studiază forța nucleară puternică nu au înțeles pe deplin această proprietate; cuarcii sunt liberi doar atunci când sunt împreună (se numește libertate asimptotică). În cadrul fizicii nucleare au fost propuse și dezvoltate mai multe modele care explică acest lucru, însă niciunul nu este perfect satisfăcător, întrucât se bazează pe ipoteze și simplificări care știm că în realitate nu se întâmplă.

Poate că entanglementul cuantic în cadrul protonului, dacă va fi confirmat, va ajuta la înțelegerea forței nucleare dintre cuarci, care stă la baza compoziției materiei, inclusiv a noastră, a nucleelor atomilor din care suntem alcătuiți.

CITIȚI ȘI:

Universul: reţetă şi ingrediente

Descoperire majoră: CERN a observat o dezintegrare îndelung căutată a bosonului Higgs
O nouă formă de materie nucleară stranie, descoperită în Japonia

LĂSAȚI UN MESAJ

Introduceti comentariul
Introdu numele

+ forty seven = 54