CERNi teadlastel on õnnestunud jälgida kvantpõimumist "tippkvarkide" ja kõrgeimate energiate vahel. Sellest teatati esmakordselt 2023. aasta septembris ning sellest ajast saadik kinnitati esimene ja teine vaatlus. Suure hadronite põrgataja (LHC) toodetud tippkvarkide paare kasutati uue süsteemina takerdumise uurimiseks.
"Tippkvargid" on kõige raskemad põhiosakesed. Need lagunevad kiiresti, kandes selle pöörlemise üle lagunemisosakestele. Ülemine kvargi pöörlemissuund tuleneb lagunemissaaduste vaatlusest.
Uurimisrühm täheldas kvantpõimumist „tippkvargi” ja selle antiaine vaste vahel energial 13 teraelektronvolti (1 TeV = 10⁻¹² eV ). See on esimene kvarkide paari (tippkvark ja antitippkvark) põimumise vaatlus ja seni kõrgeima energiaga põimumise vaatlus.
Suurte energiate kvantpõimumine on jäänud suures osas uurimata. See areng sillutab teed uutele uuringutele.
Kvantipõimunud osakestes sõltub ühe osakese olek teistest, olenemata kaugusest ja neid eraldavast keskkonnast. Ühe osakese kvantolekut ei saa kirjeldada sõltumatult teiste takerdunud osakeste rühma kuuluvate osakeste olekust. Iga muutus ühes mõjutab teisi. Näiteks on pi-mesoni lagunemisel tekkinud elektronide ja positronite paar takerdunud. Nende spinnid peavad kokku moodustama pi-mesoni spinni, seega teades ühe osakese spinni, teame teise osakese spinni.
2022. aastal pälvisid Nobeli füüsikaauhinna Alain Aspect, John F. Clauser ja Anton Zeilinger katsete eest takerdunud footonitega.
Kvantpõimumist on täheldatud väga erinevates süsteemides. See on leidnud rakendusi krüptograafias, metroloogias, kvantteabes ja kvantarvutuses.
***
viited:
- CERN. Pressiteade – CERNi LHC katsed jälgivad kvantpõimumist seni suurima energiaga. Avaldatud 18. september 2024. Saadaval aadressil https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet
- ATLASe koostöö. Tippkvarkidega kvantpõimumise jälgimine ATLAS-detektoris. Nature 633, 542–547 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z
***
| FUNDAMENTAALSED OSAKED – Kiire pilk |
| Põhiosakesed klassifitseeritakse pöörlemise alusel fermioonideks ja bosoniteks. |
| [AT]. FERMIONID omavad spinni paaritute poolte täisarvude väärtuses (½, 3/2, 5/2, ….). Need on aineosakesed mis koosneb kõigist kvarkidest ja leptonitest. - jälgige Fermi-Dirac statistikat, – on poolpaaritu täisarvuga spin – järgige Pauli välistamisprintsiipi, st kaks identset fermioni ei saa sama kvantarvuga hõivata samas kvantolekus või samas asukohas ruumis. Nad ei saa mõlemad keerleda samas suunas, kuid nad võivad pöörlema vastupidises suunas  Fermioonid hõlmavad kõiki kvarke ja leptoneid ning kõiki nende paaritu arvust koosnevaid komposiitosakesi. - Kvargid = kuus kvarki (üles, alla, kummaline, võlu, alumine ja ülemine kvark). – Ühendage, et moodustada hadroneid, nagu prootonid ja neutronid. – Ei saa vaadelda väljaspool hadroneid. – Leptonid = elektronid + müüonid + tau + neutriino + muuonneutriino + tau neutriino. – 'Elektronid', 'üleskvargid' ja 'alla kvargid' on kolm kõige olulisemat koostisosa universumis. - Prootonid ja neutronid ei ole fundamentaalsed, vaid koosnevad "üles- ja "alla-kvarkidest", seega komposiitosakesed. Prootonid ja neutronid koosnevad igaüks kolmest kvargist – prooton koosneb kahest "üles" ja ühest "alla" kvargist, samas kui neutron sisaldab kahte "alla" ja ühte "üles". "Üles" ja "alla" on kaks kvarkide "maitset" või sorti. - Barüonid on kolmest kvargist koosnevad liitfermionid, nt prootonid ja neutronid on barüonid - hadronid koosnevad ainult kvarkidest, nt barüonid on hadronid. |
| [B]. BOSONSidel on spinni täisarvudes (0, 1, 2, 3, ….) – Bosonid järgivad Bose-Einsteini statistikat; on täisarvu spin. - nime saanud Satyendra Nath Bose (1894–1974), kes töötas koos Einsteiniga välja bosongaasi statistilise termodünaamika peamised ideed. – ärge järgige Pauli välistusprintsiipi, st kaks identset bosonit võivad sama kvantarvuga hõivata samas kvantseisundis või samas asukohas ruumis. Mõlemad võivad keerleda samas suunas, – Elementaarsed bosonid on footon, gluoon, Z-boson, W-boson ja Higgsi boson. Higgsi bosoni spin = 0, samas kui mõõtbosonite (st footoni, gluoni, Z ja W bosoni) spin = 1. |
| [C] KOMPOSITIOSAKESI – Komposiitosakesed võivad olenevalt nende koostisosadest olla bosonid või fermionid. – Kõik paarisarvust fermionidest koosnevad komposiitosakesed on bosonid (sest bosonitel on täisarvuline spin ja fermionidel paaritu pooltäisarvuline spin). – Kõik mesonid on bosonid (sest kõik mesonid (koosnevad võrdsest arvust kvarkidest ja antikvarkidest). – Stabiilsed tuumad paarismassiarvuga on bosonid, nt deuteerium, heelium-4, süsinik-12 jne. – Ka liitbosonid ei allu Pauli välistamispõhimõttele. - Mitu bosonit samas kvantseisundis ühinevad, moodustadesBose-Einsteini kondensaat (BEC). |
***
 were used as a new system to study entanglement.){kind=link}