Квантовая запутанность — явление, где частицы мгновенно влияют друг на друга, оставаясь связанными независимо от расстояния. Сегодня же ученые доказали, что запутанность существует даже на расстоянии одного квадриллионного метра — внутри самого протона.
Запутанность — квантовый феномен, который изменил представление о природе частиц. Если раньше считалось, что протоны — это простая совокупность кварков и глюонов, то новое исследование доказало: внутри протонов эти частицы связаны на уровне запутанности.
Чтобы заглянуть внутрь протона, ученые исследовали данные столкновений частиц, собранные на таких установках, как Большой адронный коллайдер (LHC) и Hadron-Electron Ring Accelerator (HERA). Во время столкновений частицы разлетаются, оставляя следы, похожие на беспорядок в детской комнате. Этот "хаос" — показатель энтропии, которая указывает на степень запутанности кварков и глюонов.
"До этого никто не исследовал запутанность внутри протона на уровне высокоэнергетических данных", — отметил физик Чжодунмин Ту из лаборатории Брукхейвен.
Используя метод 2017 года, исследователи измерили энтропию в струях частиц после столкновений. Они обнаружили, что кварки и глюоны внутри протонов находятся в состоянии максимальной запутанности.
"Энтропия указывает на то, что частицы не только связаны попарно, но и образуют сложную сеть взаимодействий", — объяснил теоретик Дмитрий Харьзев.
Теперь протоны воспринимаются как динамические системы, где частицы неразрывно связаны. Это открытие помогает лучше понять, что удерживает кварки и глюоны вместе и как эта связь формирует атомные ядра.
Исследование запутанности внутри протонов может помочь решить ключевые задачи ядерной физики. Например, что происходит с запутанностью, когда протоны взаимодействуют с другими частицами в ядерной среде?