Confermato l’entanglement quantistico nei quark top

I ricercatori hanno confermato che l’entanglement quantistico persiste tra i quark top, le particelle fondamentali più pesanti conosciute

I ricercatori hanno confermato che l’entanglement quantistico persiste tra i quark top, le particelle fondamentali più pesanti conosciute.

L'interno dell'esperimento Compact Muon Solenoid (CMS) al Large Hadron Collider. I fisici di Rochester che lavorano al rivelatore hanno osservato un entanglement di spin tra quark top e antiquark top che persiste a lunghe distanze e ad alte velocità. Credito: CERN
L’interno dell’esperimento Compact Muon Solenoid (CMS) al Large Hadron Collider. I fisici di Rochester che lavorano al rivelatore hanno osservato un entanglement di spin tra quark top e antiquark top che persiste a lunghe distanze e ad alte velocità. Credito: CERN

Entanglement quantistico nei quark top: al CERN una scoperta rivoluzionaria

Una pietra miliare nella fisica quantistica è stata raggiunta al CERN: i ricercatori hanno osservato l’entanglement quantistico tra i quark top e i loro partner antimateria, un risultato che estende questo fenomeno a distanze impossibili da raggiungere con la velocità della luce.

Questa scoperta rivoluzionaria apre nuove frontiere per l’esplorazione della meccanica quantistica alle alte energie, con implicazioni profonde per la nostra comprensione dell’universo a livello fondamentale. L’entanglement quantistico, infatti, descrive la connessione profonda tra due o più particelle, che si comportano come un’unica entità anche quando separate da grandi distanze.

Nel caso dei quark top, la loro natura estremamente instabile li ha resi inaccessibili a questo tipo di studi fino ad ora. La nuova tecnica sviluppata al CERN ha permesso di superare questo limite, svelando un aspetto completamente nuovo del comportamento quantistico di queste particelle elementari.

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Entanglement quantistico oltre la velocità della luce

Un esperimento condotto da un gruppo di fisici guidati dalla professoressa di fisica dell’Università di Rochester Regina Demina ha prodotto un risultato significativo relativo all’entanglement quantistico, un effetto che Albert Einstein ha chiamato “azione spettrale a distanza”.

L’entanglement riguarda il comportamento coordinato di minuscole particelle che hanno interagito ma poi si sono allontanate. Misurare le proprietà – come la posizione, la quantità di moto o lo spin – di una delle coppie di particelle separate cambia istantaneamente i risultati dell’altra particella, non importa quanto la seconda particella si sia allontanata dalla sua gemella. In effetti, lo stato di una particella entangled, o qubit, è inseparabile dall’altro.

L’entanglement quantistico è stato osservato tra particelle stabili, come fotoni o elettroni. Ma Demina e il suo gruppo hanno aperto nuove strade in quanto hanno scoperto, per la prima volta, che l’entanglement persiste tra i quark top instabili e i loro partner di antimateria a distanze maggiori di quelle che possono essere coperte dalle informazioni trasferite alla velocità della luce. Nello specifico, i ricercatori hanno osservato la correlazione dello spin tra le particelle.

La scoperta è stata riportata dalla collaborazione Compact Muon Solenoid (CMS) presso il Centro europeo per la ricerca nucleare, o CERN, dove è stato condotto l’esperimento.

I ricercatori hanno scritto in una nota: “La conferma dell’entanglement quantistico tra le particelle fondamentali più pesanti, i quark top, ha aperto una nuova strada per esplorare la natura quantistica del nostro mondo a energie ben oltre ciò che è accessibile”.

Il CERN, situato vicino a Ginevra, in Svizzera, è il più grande laboratorio di fisica delle particelle al mondo. La produzione di quark top richiede energie molto elevate accessibili al Large Hadron Collider (LHC), che consente agli scienziati di inviare particelle ad alta energia che ruotano attorno a un binario sotterraneo di 17 miglia a una velocità prossima a quella della luce.

Entanglement

Conclusioni

Il fenomeno dell’entanglement è diventato il fondamento di un fiorente campo della scienza dell’informazione quantistica che ha ampie implicazioni in settori come la crittografia e l’informatica quantistica .

I quark top, particelle elementari con una massa simile a quella di un atomo d’oro, possono essere prodotte solo in acceleratori di particelle come l’LHC. Questo rende improbabile il loro utilizzo diretto nella costruzione di computer quantistici. Tuttavia, studi come quelli condotti da Demina e dal suo team possono fornire informazioni preziose su diversi aspetti dell’entanglement quantistico in queste particelle.

Secondo alcune teorie, l’universo, subito dopo la sua nascita durante la fase di inflazione cosmica, si trovava in uno stato di entanglement quantistico. Questo significa che tutte le sue componenti erano interconnesse a livello quantistico, indipendentemente dalla distanza.

Il gruppo di ricerca di Demina è composto da lei stessa, dallo studente laureato Alan Herrera e dal ricercatore post-dottorato Otto Hindrichs. Insieme, hanno realizzato un esperimento rivoluzionario che ha dimostrato l’esistenza dell’entanglement quantistico tra i quark top, le particelle elementari più pesanti conosciute.

Questa scoperta apre nuove frontiere per la nostra comprensione dell’universo a livello quantistico e potrebbe avere implicazioni profonde per lo sviluppo di future tecnologie quantistiche.

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