O Grande Colisor de Hádrons revela o emaranhamento quântico de quarks
O emaranhamento quântico chegou ao topo.
Cientistas mediram o estranho fenômeno quântico do emaranhamento em quarks top, as partículas subatômicas fundamentais mais pesadas já conhecidas. É a primeira detecção de emaranhamento entre pares de quarks — uma classe de partículas subatômicas que compõem partículas maiores, incluindo prótons e nêutrons.
Partículas emaranhadas possuem propriedades interligadas ou correlacionadas entre si, fazendo com que se comportem como uma única unidade mesmo quando separadas por grandes distâncias. O emaranhamento geralmente é estudado em experimentos laboratoriais relativamente pequenos, utilizando partículas de luz, como fótons. Em contraste, a nova medição exigiu o acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC), do CERN, próximo a Genebra. Trata-se da detecção de emaranhamento realizada na mais alta energia já registrada.
Utilizando dados de colisões de prótons, cientistas do experimento ATLAS — um dos detectores de partículas do LHC — analisaram colisões que produziram um quark top e sua contraparte de antimatéria, o antiquark top. As duas partículas tornam-se emaranhadas por meio do seu spin, uma propriedade quântica semelhante ao movimento de rotação. Isso significa que os spins das duas partículas ficam acoplados, de modo que medir o spin de uma revela imediatamente o spin da outra.
Para detectar o emaranhamento, os cientistas observaram as partículas resultantes do decaimento do quark top e do antiquark. Os ângulos em que essas partículas foram emitidas revelaram a presença do emaranhamento, relatam pesquisadores da colaboração ATLAS em 18 de setembro na revista Nature. (O experimento CMS, outro detector do LHC, também encontrou evidências de emaranhamento de quarks top este ano, em um estudo que ainda não passou por revisão por pares.)
Entre os quarks, os quarks top são especiais. Em geral, quarks não permanecem isolados; quando são separados em colisões de alta energia, pares adicionais de quarks e antiquarks surgem rapidamente, combinando-se para formar partículas maiores. Esse processo, conhecido como hadronização, elimina qualquer emaranhamento. No entanto, quarks top e antiquarks top decaem tão rapidamente que a hadronização não chega a ocorrer, permitindo que as partículas resultantes do decaimento preservem a assinatura do emaranhamento.
Ou seja, quando se trata de demonstrar o emaranhamento, os quarks top levam vantagem.
Fonte da imagem: www.sciencenews.org
