CERN의 연구원들은 "탑 쿼크"와 가장 높은 에너지 사이의 양자 얽힘을 관찰하는 데 성공했습니다. 이는 2023년 XNUMX월에 처음 보고되었고 이후 첫 번째와 두 번째 관찰을 통해 확인되었습니다. 대형 강입자 충돌기(LHC)에서 생성된 "탑 쿼크" 쌍은 얽힘을 연구하는 새로운 시스템으로 사용되었습니다.
"톱 쿼크"는 가장 무거운 기본 입자입니다. 이들은 빠르게 붕괴하여 스핀을 붕괴 입자로 전달합니다. 톱 쿼크의 스핀 방향은 붕괴 생성물의 관찰에서 추론됩니다.
연구팀은 13테라전자볼트(1TeV=1012 eV). 이는 쿼크 한 쌍(탑 쿼크와 반탑 쿼크)에서 얽힘 현상을 처음으로 관찰한 것이며, 지금까지 얽힘 현상에 대한 가장 높은 에너지 관찰입니다.
고에너지에서의 양자 얽힘은 크게 탐구되지 않은 채로 남아 있습니다. 이 발전은 새로운 연구의 길을 열어줍니다.
양자 얽힘 입자에서 한 입자의 상태는 거리와 그들을 분리하는 매체와 관계없이 다른 입자에 따라 달라집니다. 한 입자의 양자 상태는 얽힌 입자 그룹의 다른 입자의 상태와 독립적으로 설명될 수 없습니다. 한 입자의 변화는 다른 입자에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 파이 중간자의 붕괴에서 유래한 전자와 양전자 쌍은 얽혀 있습니다. 그들의 스핀은 파이 중간자의 스핀과 합산되어야 하므로 한 입자의 스핀을 알면 다른 입자의 스핀에 대해 알 수 있습니다.
2022년 노벨 물리학상은 얽힌 광자를 이용한 실험에 대한 공로로 알랭 애스펙트, 존 F. 클라우저, 안톤 차일링거에게 수여되었습니다.
양자 얽힘은 다양한 시스템에서 관찰되었습니다. 암호화, 계측학, 양자 정보 및 양자 계산에 응용되었습니다.
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참조 :
- CERN. 보도자료 – CERN의 LHC 실험에서 지금까지 가장 높은 에너지에서 양자 얽힘 관찰. 18년 2024월 XNUMX일 출판. 다음에서 이용 가능 https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- ATLAS 협업. ATLAS 검출기에서 탑 쿼크를 사용한 양자 얽힘 관찰. Nature 633, 542–547(2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
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| 기본 입자 – 간략한 살펴보기 |
| 기본 입자는 스핀에 따라 페르미온과 보손으로 분류됩니다. |
| [NS]. 페르미온은 홀수 반정수 값(½, 3/2, 5/2, …)으로 스핀을 갖습니다. 이것들은 다음과 같습니다. 물질 입자 모든 쿼크와 렙톤으로 구성됨. – 페르미-디랙 통계를 따르세요. – 반홀수 정수 스핀을 갖습니다. – 파울리 배타 원리를 따르세요. 즉, 두 개의 동일한 페르미온은 동일한 양자 상태나 공간에서 동일한 양자 수로 동일한 위치를 차지할 수 없습니다. 둘 다 같은 방향으로 회전할 수는 없지만 반대 방향으로 회전할 수는 있습니다.  페르미온에는 모든 쿼크와 렙톤, 그리고 이들이 홀수로 구성된 모든 합성 입자가 포함됩니다. - 쿼크 = 6개의 쿼크(업 쿼크, 다운 쿼크, 스트레인지 쿼크, 참 쿼크, 바텀 쿼크, 탑 쿼크). – 결합하여 양성자, 중성자와 같은 하드론을 형성합니다. – 하드론 외부에서는 관찰할 수 없습니다. – 렙톤 = 전자 + 뮤온 + 타우 + 중성미자 + 뮤온 중성미자 + 타우 중성미자. – '전자', '업 쿼크', '다운 쿼크'는 우주의 모든 것의 가장 기본적인 세 가지 구성 요소입니다. – 양성자와 중성자는 기본 쿼크가 아니지만 '위 쿼크'와 '아래 쿼크'로 구성되어 있습니다. 복합입자. 양성자와 중성자는 각각 3개의 쿼크로 구성되어 있습니다. 양성자는 두 개의 "위" 쿼크와 하나의 "아래" 쿼크로 구성되어 있고 중성자는 두 개의 "아래" 쿼크와 하나의 "위" 쿼크로 구성되어 있습니다. "위"와 "아래"는 쿼크의 두 가지 "플레이버" 또는 변종입니다. - 바리온 3개의 쿼크로 구성된 합성 페르미온, 즉 양성자와 중성자는 중입자입니다. - 하드론 쿼크로만 구성되어 있습니다. 예를 들어, 바리온은 하드론입니다. |
| [비]. 보손은 정수 값(0, 1, 2, 3, ...)의 스핀을 갖습니다. – 보손은 보스-아인슈타인 통계를 따르며 정수 스핀을 갖습니다. – 이름을 따서 사티 엔 드라 나스 보스 (1894–1974)는 아인슈타인과 함께 보손 가스의 통계 열역학의 기본 아이디어를 개발했습니다. – 파울리 배타 원리를 따르지 않습니다. 즉, 두 개의 동일한 보손이 동일한 양자 상태 또는 동일한 양자 수로 공간에서 동일한 위치를 차지할 수 있습니다. 둘 다 같은 방향으로 회전할 수 있습니다. – 기본 보손은 광자, 글루온, Z 보손, W 보손, 히그스 보손입니다. 히그스 보손은 스핀=0인 반면 게이지 보손(즉, 광자, 글루온, Z 보손, W 보손)은 스핀=1입니다. |
| [C] 복합 입자 – 합성 입자는 구성 요소에 따라 보손이 될 수도 있고 페르미온이 될 수도 있습니다. – 짝수 개의 페르미온으로 구성된 모든 합성 입자는 보손입니다(보손은 정수 스핀을 갖고 페르미온은 홀수 반정수 스핀을 갖기 때문입니다). – 모든 중간자는 보손입니다(모든 중간자 (쿼크와 반쿼크가 같은 수로 구성되어 있습니다.) – 질량수가 짝수인 안정적인 원자핵은 보손입니다. 예를 들어 중수, 헬륨-4, 탄소-12 등이 있습니다. – 합성 보손도 파울리 배타 원리를 따르지 않습니다. – 동일한 양자 상태의 여러 보손이 합쳐져 “보스-아인슈타인 응축수 (BEC).” |
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 were used as a new system to study entanglement.){kind=link}