มีการค้นพบสิ่งพัวพันทางควอนตัมชนิดใหม่: โฟตอน "จำ" โครงสร้างของอะตอม

นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven รายงานการค้นพบสายพันธุ์ที่ไม่รู้จักมาก่อน

สิ่งกีดขวางควอนตัมในการทดลองที่เครื่องชนไอออนหนักเชิงสัมพัทธภาพ นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นการรบกวนของควอนตัมระหว่างอนุภาคที่ไม่เหมือนกันเป็นครั้งแรก การค้นพบนี้จะช่วยจัดทำแผนผังการกระจายตัวของกลูออน (อนุภาคมูลฐานไร้มวล) ภายในนิวเคลียสของอะตอม

เราวัดอนุภาคขาออกสองตัว และเป็นที่ชัดเจนว่าพวกมันประจุจะแตกต่างกัน - เป็นอนุภาคที่แตกต่างกัน - แต่เราเห็นรูปแบบการรบกวนที่บ่งชี้ว่าอนุภาคเหล่านี้พันกันหรือซิงโครไนซ์ซึ่งกันและกัน

Zhangbu Xu นักฟิสิกส์จาก Brookhaven National Laboratory และผู้เข้าร่วมการวิจัย

ความพัวพันของควอนตัมเป็นปรากฏการณ์ที่สถานะควอนตัมของวัตถุหลาย ๆ ชิ้นต้องพึ่งพาซึ่งกันและกัน จนถึงปัจจุบัน ผลกระทบนี้พบได้เฉพาะกับอนุภาคที่เหมือนกันเท่านั้น เช่น โฟตอนหรืออิเล็กตรอนสองตัว ในการศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances นักฟิสิกส์ได้แสดงให้เห็นการพัวพันระหว่าง pions ที่มีประจุต่างกันที่เกิดขึ้นเมื่อโฟตอนของแสงทำปฏิกิริยากับกลูออนในนิวเคลียสของอะตอม

ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง pions ระหว่างการผ่านของไอออนทองคำที่ล้อมรอบด้วย "เมฆ" ของโฟตอนภายใน Collider ภาพ: ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven

ผ่านความผันผวนของควอนตัมโฟตอนนักวิทยาศาสตร์อธิบายปฏิกิริยากับกลูออน อนุภาคคล้ายกาวที่ยึดควาร์กไว้ด้วยกันภายในโปรตอนและนิวตรอนของนิวเคลียส อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเหล่านี้ทำให้เกิดอนุภาคตัวกลางขึ้นซึ่งจะสลายตัวเป็น pion สองอันที่มีประจุต่างกันอย่างรวดเร็ว ด้วยการวัดความเร็วและมุมที่อนุภาคใหม่เหล่านี้ชนกับเครื่องตรวจจับ นักวิทยาศาสตร์สามารถย้อนกลับไปรับข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับโฟตอนและใช้เพื่อระบุตำแหน่งของกลูออนในนิวเคลียสได้อย่างแม่นยำ

ในการศึกษา นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ "เมฆ"โฟตอนที่ล้อมรอบไอออนทองคำที่เร่งขึ้นซึ่งถูกเร่งใน Collider ให้มีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง หากไอออนของโลหะสองตัวผ่านเข้ามาใกล้กันโดยไม่ชนกัน โฟตอนที่อยู่รอบๆ อิออนตัวใดตัวหนึ่งจะ "สำรวจ" โครงสร้างภายในของอิออนอีกตัวหนึ่ง

วิธีนี้คล้ายกับวิธีที่แพทย์ใช้การตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) สแกนเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้นภายในสมองและส่วนอื่นๆ ของร่างกาย แต่ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงการทำแผนที่วัตถุในระดับของเฟมโตมิเตอร์ - หนึ่งในสี่ล้านล้านของหนึ่งเมตร - ขนาดของโปรตอนเดี่ยว

James Daniel Brandenburg นักฟิสิกส์และผู้เข้าร่วมการวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตต

อ่านเพิ่มเติม:

ชมการปะทุของภูเขาไฟที่ทรงพลังที่สุดบนดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี

อาหารที่ชื่อว่าก่อมะเร็ง. พวกเขาเสิร์ฟบนโต๊ะปีใหม่

รถแลนด์โรเวอร์ของจีนค้นพบร่องรอยของหินบะซอลต์บนดวงจันทร์ที่ไม่เคยเห็นมาก่อน