Физики международной команды обнаружили убедительные признаки квантовой запутанности между парами Z-бозонов в эксперименте ATLAS на Большом адронном коллайдере CERN. Результаты опубликованы 11 сентября 2026 года в журнале Physical Review Letters, сообщает SciTechDaily. Речь идёт об одном из самых высокоэнергетичных подтверждений этого явления.
Квантовая запутанность связывает свойства частиц так, что измерение одной из них даёт сведения о другой, даже если между ними уже существует расстояние. Z-бозоны относятся к тяжёлым элементарным частицам и распадаются почти сразу после рождения. Однако их квантовые характеристики удалось восстановить по продуктам распада.
Исследователи изучали события, в которых бозон Хиггса распадался на два Z-бозона. Каждый из них затем превращался в пару электронов или мюонов — более тяжёлых аналогов электронов. Бозоны Хиггса создавались при столкновениях протонов, двигавшихся со скоростью 99,99% скорости света, при энергии 13 триллионов электрон-вольт.
Направления вылета электронов и мюонов сохранили сведения о спинах исходных Z-бозонов. Спин является квантовым свойством, связанным с угловым моментом, поэтому по углам движения частиц учёные смогли восстановить характеристики уже исчезнувших бозонов и проверить связь между ними.
Соавтор исследования, профессор физики Оксфордского университета Алан Барр, сказал: “We’re used to thinking of entanglement as something delicate, seen in laboratory experiments with single photons. Finding it alive and well among particles as heavy and short-lived as Z bosons, created in some of the most violent collisions we can produce on Earth, shows just how fundamental and robust this quantum effect really is. It’s a nice reminder that the same strange rules of quantum mechanics that may one day power quantum computers are at work everywhere in nature, even at the extreme energies of the Large Hadron Collider.”
Ранее запутанность наблюдали у фотонов, электронов и захваченных ионов, а в 2023 году ATLAS зафиксировал её у пар топ-кварков — самых тяжёлых известных элементарных частиц. Алан Барр участвовал в создании коллайдера и одним из первых предложил использовать ускорители для изучения запутанности при сверхвысоких энергиях. Новые измерения расширяют этот подход на Z-бозоны и могут помочь искать эффекты за пределами современной физики частиц с помощью методов квантовой информатики.
Оксфордские исследователи участвуют в модернизации детектора ATLAS, который будет работать вместе с обновлённым Большим адронным коллайдером высокой светимости. Координатор британской программы по созданию модулей пиксельной системы ATLAS профессор Даниэла Бортолетто отметила: “This measurement demonstrates the scientific power of the ATLAS collaboration and the unique capabilities of CERN’s Large Hadron Collider. Oxford researchers have played a leading role in developing these new approaches to studying quantum phenomena at the highest energies, and we are proud to contribute to an international effort that is opening new ways to explore the fundamental laws of nature.”