El Gran Colisionador de Hadrones explora el entrelazamiento cuántico en los quarks
Ciencia
Por: Cristhian Pagot - 10/03/2023
Por: Cristhian Pagot - 10/03/2023
En un experimento sin precedentes, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) ha sido utilizado para explorar los enigmáticos fenómenos del entrelazamiento cuántico a energías mucho más elevadas que las previamente estudiadas. El entrelazamiento cuántico, un peculiar efecto cuántico donde las partículas o los objetos se encuentran intrínsecamente vinculados de tal manera que medir una propiedad de un objeto revela la del otro, ha sido objeto de estudio en partículas fundamentales como electrones y fotones. Sin embargo, los quarks, los bloques de construcción indivisibles de protones y neutrones, han sido esquivos debido a que casi siempre están unidos entre sí, lo que dificulta su estudio individual.
Jay Howarth y su equipo en el CERN, el laboratorio de física de partículas en Suiza que alberga al LHC, han medido el entrelazamiento entre pares de quarks. “Esto está probando directamente si la mecánica cuántica sigue comportándose de la misma manera cuando estás a diez billones de veces más alta energía que en todos los demás experimentos”, afirma Howarth.
Los quarks top, que son aproximadamente 175 veces más pesados que un protón, fueron producidos al acelerar dos haces de protones a altas energías y dirigirlos para que se acercaran mucho entre sí, sin colisionar realmente. La energía excedente produjo pares de quarks top, que luego decayó rápidamente en un conjunto de otras partículas de alta energía.
El equipo pudo confirmar el entrelazamiento observando las direcciones de los fragmentos de partículas, ya que según si los quarks top estaban entrelazados o no, ello afectaba a dónde iban sus partículas hijas. “Son los quarks top los que están entrelazados, y luego estamos midiendo las partículas de descomposición que llevan la firma de ese entrelazamiento”, explica Howarth.
Este es el primer momento en el que el entrelazamiento cuántico ha sido medido a tan altas energías, y el equipo encontró una peculiaridad: una ligera discrepancia con el nivel de entrelazamiento predicho por el modelo estándar de la física de partículas, nuestra mejor comprensión actual de cómo interactúan las partículas.
Howarth sugiere que, aunque probablemente no se trate de una nueva física extraña, “esto probablemente está destacando el hecho de que cuando vamos a estas regiones radicalmente extremas, falta un poco de sutileza en la teoría”.
