Srážka elektronu s protonem. Kredit: Valerie Lentz/Brookhaven National Laboratory.

Když se Einstein bál kvantového provázání čili entanglementu, mluvil o něm jako o děsivé akci na dálku „spooky action at a distance.“ Děsilo ho, že už samotné připuštění existence plnohodnotného kvantového provázání znamená, že v rámci kvantové mechaniky na sebe objekty, pokud jsou navzájem vzdálené, působí nadsvětelnou rychlostí.

Zhoudunming (Kong) Tu. Kredit: Brookhaven National Laboratory.

Kvantová mechanika překonala dětské krůčky a vypučela v celý strašidelný lunapark, kde stále máme co objevovat. Zhoudunming Tu z Brookhaven National Laboratory a jeho kolegové vzali kvantový entanglement z opačného konce. Zkoumali ho v měřítku neuvěřitelně malých vzdáleností uvnitř protonu, přičemž poloměr protonu je 0,84 femtometru (0,84 krát 10 na mínus 15).

Tu a spol. analyzovali data z vysokoenergetických srážek elektronů s protony, aby se mohli „podívat“ dovnitř jednotlivého protonu. Potvrdili předpovědi, že kvarky a gluony, tedy elementární částice, které vytvářejí strukturu protonu, jsou uvnitř protonu kvantově provázané a jako celek sdílejí informaci.

Logo. Kredit: Brookhaven National Laboratory.

Badatelé zmapovali dění při srážkách a odvozovali z toho, jak kvantový entanglement ovlivňuje chování částic, které při těchto srážkách vznikají. Jde o nový pohled na intenzivně studovaný vnitřek protonu. Výsledku výzkumu entanglementu v protonu by mohly nalézt uplatnění i v dalších oblastech, které mají co do činění s entanglementem.

Jak říká Tu, nikdo před nimi zatím nezkoumal entanglement uvnitř protonu s využitím dat vysokoenergetických srážek. Podle něj jsme dlouhé desítky let vnímali protony jako slepence kvarků a gluonů, přičemž nás zajímaly především vlastnosti jednotlivých částic a jejich distribuce uvnitř protonu. Potvrzení, že kvarky a gluony v protonu jsou kvantově provázané, odkrývá podstatně složitější, dynamickou povahu vnitřku protonu.

Video: Kvarky, gluony, silná interakce a kvantová chromodynamika

Literatura

Brookhaven National Laboratory 2. 12. 2024.

Reports on Progress in Physics 87: 120501.