Osservato per la prima volta il fenomeno tra quark top all’LHC in un intervallo di energie mai esplorato.
L’entanglement è uno degli eventi più affascinanti e misteriosi della fisica quantistica, la teoria che descrive il mondo su scala microscopica.
Due particelle, dopo aver interagito, possono diventare “entangled”, cioè legate tra loro in maniera tale che lo stato di una influenzi istantaneamente lo stato dell’altra, anche se sono separate da grandi distanze. Questo significa che, misurando una delle particelle, possiamo conoscere immediatamente lo stato della seconda, senza bisogno di trasmettere informazioni alla velocità della luce.
Il comportamento sfida le intuizioni della fisica classica, eppure è stato convalidato sperimentalmente, aprendo la strada a nuove applicazioni, come il calcolo e la crittografia quantistica.
Nel 2022, il premio Nobel per la fisica è stato assegnato ad Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger per esperimenti rivoluzionari con fotoni entangled che hanno confermato le previsioni fatte a riguardo dal defunto teorico del CERN, John Bell.
L’evento è rimasto in gran parte inesplorato alle alte energie accessibili nei collider di particelle, come il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra.
In un articolo, pubblicato il 18 settembre 2024 su Nature, è riportata la prima osservazione all’LHC tra particelle fondamentali alle energie più elevate mai raggiunte.
Il risultato ottenuto dalla collaborazione ATLAS risale a settembre 2023 ed è stato successivamente comprovato da altri due esperimenti della partnership con CMS (Compact Muon Solenoid). I due gruppi hanno visto l’entanglement quantistico tra un quark top e il suo corrispondente di antimateria.
Il quark top è la particella fondamentale più pesante conosciuta. Di solito decade in altre particelle prima che possa combinarsi con altri quark, trasferendo il suo spin ed altre proprietà quantistiche ai prodotti di decadimento analizzati dai fisici per dedurre l’orientamento dello spin.
Gli scienziati hanno selezionato coppie di quark top dai dati di collisioni protone-protone avvenute ad un’energia di 13 teraelettronvolt durante la seconda fase operativa dell’LHC, tra il 2015 e il 2018. In particolare, hanno cercato coppie in cui i due quark fossero prodotti simultaneamente con bassa quantità di moto relativa tra loro perché in questa situazione ci si aspetta che gli spin siano fortemente entangled.
Misurando queste separazioni angolari ed effettuando correzioni per evitare alterazioni causate dagli effetti sperimentali, i team di ATLAS e CMS hanno entrambi osservato l’entanglement degli spin tra quark top con una significatività statistica superiore a cinque deviazioni standard.
Andreas Hoecker, portavoce di ATLAS, ha dichiarato come lo studio offra un ampio ventaglio di opportunità man mano che i campioni di dati continuano a crescere.
CMS, nel secondo studio, ha anche cercato coppie in cui i due quark top fossero prodotti simultaneamente con alta quantità di moto relativa tra loro. In questo dominio, per una frazione significativa di coppie, le posizioni e i tempi relativi dei decadimenti sono tali che lo scambio classico d’informazioni, tramite particelle in movimento alla velocità della luce, è escluso. L’entanglement degli spin è stato registrato pure in questo caso.
Patricia McBride, portavoce di CMS, ha spiegato come questi lavori possano testare il Modello Standard della fisica delle particelle in modi innovativi e contribuire alla ricerca di segni di una nuova fisica che potrebbe superare le attuali certezze.
Uno dei libri che meglio spiega l’entanglement quantistico e le possibili applicazioni è l’opera Entanglement. Il più grande mistero della fisica di Amir D. Aczel (professore di matematica e storia della scienza, scrittore e divulgatore scientifico) che in modo chiaro illustra concetti complicati guidando il lettore nelle meravigliose astrazioni della fisica.
Dello stesso autore vi consigliamo anche
RIPRODUZIONE RISERVATA – © 2024 SHOWTECHIES – Quando la Tecnologia è spettacolo™ – E’ vietata la riproduzione e redistribuzione, anche parziale, dell’articolo senza autorizzazione scritta. Se desideri riprodurre i contenuti pubblicati, contattaci.
ShowTechies aderisce al programma di affiliazione di Amazon, ma non è responsabile per lo stato dei prodotti. per modifiche nelle offerte o nelle caratteristiche degli articoli descritti. Amazon ed i vari rivenditori sono responsabili di eventuali disservizi. Se cliccate su un link di un prodotto e decidete liberamente di acquistarlo non avrete nessun sovrapprezzo, ma sarà Amazon a riconoscere una piccola percentuale sul prezzo che non subisce variazioni per il compratore.
Foto/Immagini: Rappresentazione artistica di una coppia di top quark entangled CERN – Amazon
Interessanti i libri proposti. Non conoscevo questo giornale, ma è originale e preciso. Complimenti!
E’ bello vedere la fisica protagonista, ma a volte mi chiedo dove porterà tutto questo.