סוג חדש של הסתבכות קוונטית התגלה: פוטונים "זוכרים" את מבנה האטומים

חוקרים מהמעבדה הלאומית ברוקהייבן דיווחו על גילוי של מין שלא היה ידוע בעבר.

הסתבכות קוונטית.בניסויים במאיץ יונים כבדים יחסי, מדענים צפו לראשונה בהפרעות קוונטיות בין חלקיקים לא דומים. גילוי זה יעזור למפות את התפלגות הגלוונים (חלקיקים אלמנטריים חסרי מסה) בתוך גרעין האטום.

אנחנו מודדים שני חלקיקים יוצאים, וברור שהםהמטענים שונים - הם חלקיקים שונים - אבל אנו רואים דפוסי הפרעה המעידים על כך שחלקיקים אלו מסתבכים או מסונכרנים זה עם זה.

Zhangbu Xu, פיזיקאי במעבדה הלאומית ברוקהייבן ומשתתף במחקר

הסתבכות קוונטית היא תופעה שבהמתברר שהמצבים הקוונטיים של מספר עצמים תלויים זה בזה. עד כה, השפעה זו נצפתה רק עבור חלקיקים זהים, כגון שני פוטונים או אלקטרונים. במחקרם, שפורסם בכתב העת Science Advances, הראו פיזיקאים הסתבכות בין פיונים בעלי מטענים שונים הנוצרים כאשר פוטונים של אור מקיימים אינטראקציה עם גלוונים בגרעין אטום.

אינטראקציה בין פיונים במהלך מעבר קרוב של יוני זהב המוקפים ב"ענן" של פוטונים בתוך המתנגש. תמונה: המעבדה הלאומית ברוקהייבן

דרך סדרה של תנודות קוונטיות, פוטוניםאינטראקציה עם גלוונים, החלקיקים דמויי הדבק שמחזיקים את הקווארקים יחד בתוך הפרוטונים והנייטרונים של הגרעינים, מסבירים המדענים. כתוצאה מאינטראקציות אלו, נוצר חלקיק ביניים, שמתפרק במהירות לשני פיונים בעלי מטענים שונים. על ידי מדידת המהירות והזוויות שבהן חלקיקים חדשים אלה מתנגשים בגלאי, מדענים יכולים לחזור כדי לקבל מידע חשוב על הפוטון ולהשתמש בו כדי לאתר את מיקומם של הגלואונים בגרעין בדיוק רב.

במחקר, מדענים ניתחו את "העננים"פוטונים המקיפים את יוני הזהב המאיצים, המואצים במתנגש למהירויות הקרובות למהירות האור. אם שני יוני מתכת עוברים קרוב מאוד זה לזה מבלי להתנגש, הפוטונים המקיפים את אחד מהם "חוקרים" את המבנה הפנימי של השני.

שיטה זו דומה לאופן שבו משתמשים הרופאיםסריקת טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) כדי לראות מה קורה בתוך המוח ובחלקים אחרים של הגוף. אבל במקרה הזה, אנחנו מדברים על מיפוי עצמים בקנה מידה של פמטומטרים - רביעיות של מטר - בגודל של פרוטון בודד.

ג'יימס דניאל ברנדנבורג, פיזיקאי באוניברסיטת אוהיו סטייט ומשתתף במחקר

קרא עוד:

ראה את ההתפרצות הוולקנית החזקה ביותר על הירח של צדק

מזונות בעלי שם הגורמים לסרטן. הם מוגשים על שולחן השנה החדשה

רובר סיני מגלה עקבות של בזלת שטרם נראתה על הירח