CERN-ის მკვლევარებმა მოახერხეს დააკვირდნენ კვანტურ ჩახლართვას „ტოპ კვარკებსა“ და უმაღლეს ენერგიებს შორის. ეს პირველად დაფიქსირდა 2023 წლის სექტემბერში და მას შემდეგ დადასტურდა პირველი და მეორე დაკვირვებით. დიდ ადრონულ კოლაიდერზე (LHC) წარმოებული „ტოპ კვარკების“ წყვილი გამოიყენებოდა, როგორც ახალი სისტემა ჩახლართულობის შესასწავლად.
"ტოპ კვარკები" ყველაზე მძიმე ფუნდამენტური ნაწილაკებია. ისინი სწრაფად იშლება და გადადის მისი ტრიალი მის დაშლის ნაწილაკებზე. ზედა კვარკის სპინის ორიენტაცია დასკვნა ხდება დაშლის პროდუქტებზე დაკვირვებით.
მკვლევართა ჯგუფმა დააფიქსირა კვანტური ჩახლართულობა "ზედა კვარკს" და მის ანტიმატერიის ანალოგის შორის 13 ტერაელექტრონვოლტის ენერგიაზე (1 TeV=10).12 eV). ეს არის ჩახლართულობის პირველი დაკვირვება კვარკების წყვილში (ზედა კვარკი და ანტიტოპ კვარკი) და აქამდე ჩახლართვაზე ყველაზე ენერგიული დაკვირვება.
კვანტური ჩახლართულობა მაღალ ენერგიებში ძირითადად შეუსწავლელი დარჩა. ეს განვითარება გზას უხსნის ახალ კვლევებს.
კვანტურ ჩახლართულ ნაწილაკებში ერთი ნაწილაკის მდგომარეობა დამოკიდებულია სხვაზე, განურჩევლად მანძილისა და მათ გამყოფი გარემოსა. ერთი ნაწილაკების კვანტური მდგომარეობა არ შეიძლება აღწერილი იყოს ჩახლართული ნაწილაკების ჯგუფში დანარჩენების მდგომარეობისგან დამოუკიდებლად. ნებისმიერი ცვლილება ერთში გავლენას ახდენს სხვებზე. მაგალითად, პი მეზონის დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ელექტრონული და პოზიტრონის წყვილი ჩახლართულია. მათი სპინები უნდა დაემატოს პი მეზონის სპინს, მაშასადამე, ერთი ნაწილაკის სპინის ცოდნით, ჩვენ ვიცით მეორე ნაწილაკების სპინის შესახებ.
2022 წელს ნობელის პრემია ფიზიკაში მიენიჭათ ალენ ასპექტს, ჯონ ფ. კლაუზერს და ანტონ ცეილინგერს ჩახლართული ფოტონების ექსპერიმენტებისთვის.
კვანტური ჩახლართულობა დაფიქსირდა მრავალფეროვან სისტემებში. მან იპოვა აპლიკაციები კრიპტოგრაფიაში, მეტროლოგიაში, კვანტურ ინფორმაციასა და კვანტურ გამოთვლებში.
***
წყაროები:
- CERN. პრეს-რელიზი - LHC-ის ექსპერიმენტები CERN-ში აკვირდებიან კვანტურ ჩახლართვას ყველაზე მაღალ ენერგიაზე. გამოქვეყნებულია 18 წლის 2024 სექტემბერს. ხელმისაწვდომია მისამართზე https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- ATLAS თანამშრომლობა. ზედა კვარკებთან კვანტურ ჩახლართულობაზე დაკვირვება ATLAS დეტექტორზე. Nature 633, 542–547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
***
| ფუნდამენტური ნაწილაკები - სწრაფი მზერა |
| ფუნდამენტური ნაწილაკები კლასიფიცირდება ფერმიონებად და ბოზონებად სპინის მიხედვით. |
| [AT]. FERMIONS-ს აქვს ტრიალი კენტი ნახევარი მთელი რიცხვებით (½, 3/2, 5/2, ....). ესენი არიან მატერიის ნაწილაკები რომელიც შედგება ყველა კვარკისა და ლეპტონისგან. - მიჰყევით ფერმი-დირაკის სტატისტიკას, - აქვს ნახევრად კენტი-მთლიანი სპინი - დაემორჩილეთ პაულის გამორიცხვის პრინციპს, ანუ ორ იდენტურ ფერმიონს არ შეუძლია დაიკავოს ერთი და იგივე კვანტური მდგომარეობა ან ერთი და იგივე ადგილი სივრცეში ერთი და იგივე კვანტური რიცხვით. ორივეს არ შეუძლია ერთი და იგივე მიმართულებით ტრიალი, მაგრამ შეუძლიათ საპირისპირო მიმართულებით ბრუნვა  ფერმიონები მოიცავს ყველა კვარკს და ლეპტონს, და მათ კენტი რაოდენობის ყველა კომპოზიტურ ნაწილაკს. - კვარკები = ექვსი კვარკი (ზემოთ, ქვევით, უცნაური, ხიბლი, ქვედა და ზედა კვარკები). - შეაერთეთ ჰადრონების შესაქმნელად, როგორიცაა პროტონები და ნეიტრონები. – არ შეიძლება დაკვირვება ჰადრონების გარეთ. – ლეპტონები = ელექტრონები + მიონები + ტაუ + ნეიტრინო + მუონ ნეიტრინო + ტაუ ნეიტრინო. - "ელექტრონები", "ზემო კვარკები" და "ქვემო კვარკები" სამყაროში არსებული ყველაფრის სამი ყველაზე ფუნდამენტური შემადგენელი ნაწილია. - პროტონები და ნეიტრონები არ არის ფუნდამენტური, მაგრამ შედგება "ზემო კვარკებისგან" და "ქვემოთ კვარკებისგან", შესაბამისად კომპოზიტური ნაწილაკები. პროტონები და ნეიტრონები შედგება სამი კვარკისგან - პროტონი შედგება ორი "ზემოდან" და ერთი "ქვემოთ" კვარკისგან, ხოლო ნეიტრონი შეიცავს ორ "ქვემო" და ერთს "ზემო". "ზემო" და "ქვემო" არის კვარკის ორი "არომატი", ანუ ჯიში. - ბარიონები არის კომპოზიციური ფერმიონები, რომლებიც შედგება სამი კვარკისგან, მაგ., პროტონები და ნეიტრონები ბარიონებია - ჰადრონები შედგება მხოლოდ კვარკებისგან, მაგ., ბარიონები არის ჰადრონები. |
| [B]. ბოზონებს აქვთ სპინი მთელი რიცხვებით (0, 1, 2, 3, ....) – ბოზონები მიჰყვებიან ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკას; აქვს მთელი რიცხვი სპინი. - სახელობის სატიენდრა ნატ ბოზი (1894–1974), რომელმაც აინშტაინთან ერთად შეიმუშავა ძირითადი იდეები ბოზონის აირის სტატისტიკური თერმოდინამიკის მიღმა. - არ დაემორჩილოთ პაულის გამორიცხვის პრინციპს, ანუ ორ იდენტურ ბოზონს შეუძლია დაიკავოს ერთი და იგივე კვანტური მდგომარეობა ან იგივე ადგილი სივრცეში ერთი და იგივე კვანტური რიცხვით. ორივეს შეუძლია ერთი მიმართულებით ტრიალი, - ელემენტარული ბოზონებია ფოტონი, გლუონი, Z ბოზონი, W ბოზონი და ჰიგსის ბოზონი. ჰიგსის ბოზონს აქვს სპინი=0, ხოლო ლიანდაგის ბოზონებს (ანუ ფოტონს, გლუონს, Z ბოზონს და W ბოზონს) აქვთ სპინი=1. - კომპოზიტური ნაწილაკები შეიძლება იყოს ბოზონები ან ფერმიონები მათი შემადგენლობის მიხედვით. - ყველა კომპოზიციური ნაწილაკი, რომელიც შედგება ფერმიონების ლუწი რიცხვისგან, არის ბოზონი (რადგან ბოზონებს აქვთ მთელი რიცხვი სპინი, ხოლო ფერმიონებს აქვთ კენტი ნახევარ-მთლიანი სპინი). - ყველა მეზონი ბოზონია (რადგან ყველა მესონები მზადდება თანაბარი რაოდენობის კვარკებისა და ანტიკვარკებისგან). ლუწი მასის მქონე სტაბილური ბირთვებია ბოზონები, მაგ., დეიტერიუმი, ჰელიუმი-4, ნახშირბადი -12 და ა.შ. - კომპოზიტური ბოზონები ასევე არ ემორჩილებიან პაულის გამორიცხვის პრინციპს. - რამდენიმე ბოზონი ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობაში ერთიანდება და წარმოიქმნება“ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი (BEC).“ |
***
