Detektor CMS v CERNu. Kredit: Maximilien Brice, CERN.

Einstein neměl kvantové provázání, entanglement, rád. Jak popsal ve slavném dopisu Maxu Bornovi z roku 1947, pokud kvantové provázání natvrdo existuje, znamenalo by to, že na sebe kvantové objekty působí nadsvětelnou rychlostí, čili vlastně podobně jako v klasické newtonovské mechanice, v níž na sebe objekty gravitačně působí okamžitě, na jakoukoliv vzdálenost. Pro Einsteina to byla „spooky action in distance,“ děsivá akce na dálku.

Nicméně, historie má vytříbený smysl pro ironii. Ačkoliv by to v roce 1947 nejspíš hádal jen málokdo, kvantová duchařina nevraživost geniálního mozku ustála a fyzici se postupně museli smířit s tím, že jejich obor připomíná barvitý fantasy román. Kvantový entanglement zůstává podivuhodným fenoménem, k jehož pochopení se přibližujeme titěrnými krůčky.

Regina Demina. Kredit: University of Rochester.

Loni na podzim jsme na OSLU psali o detekci entanglementu mezi top (svrchními) kvarky a jejich antihmotovými protějšky top antikvarky na LHC v CERNu, vpravdě titánskými částicemi s ohromující klidovou hmotností asi 172 GeV/c², což přibližně odpovídá celému atomu rhenia (₇₅Re). Byl to významný průlom, který otevřel nové cesty k výzkumu říše kvant za vysokých, dříve nedostupných energií.

Logo. Kredit: University of Rochester.

Klíčem k úspěchu byla masivní produkce top kvarků a antikvarků na LHC, která generuje ohromné množství „materiálu“ pro podobné experimenty. Částicoví fyzici vytáhli pomyslná surfová prkna a nadšeně naskočili na vlnu výzkumu kvantových choutek titánských top kvarků a antikvarků.

Teď tahle vlna připlavila nová měření týmu detektoru CMS na LHC, kteří úplně poprvé pozorovali entanglement prostřednictvím spinu v párech top kvarků a top antikvarků, současně vytvořených za velmi vysokých rychlostí (mezi nimi navzájem). Tato situace měla závažné důsledky. Příslušné top kvarky a top antikvarky se vůči sobě pohybovaly velice rychle a natolik se před svým rozpadem navzájem vzdálily, že se mezi nimi nemohla šířit informace rychlostí světla.

Přesto tým, který vedla Regina Deminová z americké University of Rochester, díky rafinované analýze částic vzniklých po rozpadu top kvarků a top antikvarků, která využívala umělou inteligenci, potvrdil, že původní páry top kvark – top antikvark měly korelovaný spin. Výsledky těchto měření jasně potvrzují děsivou akci na dálku, pěkně natvrdo, tedy „nadsvětelnou rychlostí,“ Einstein by neměl radost.

Video: Latest news about the top quark

Literatura

CERN 5. 6. 2024.

CMS Physics Analysis Summary 13. 6. 2024.