#Emaranhamento #Entrelaçamento
Físicos demonstraram o emaranhamento quântico nos quarks superiores e nos seus parceiros de antimatéria, uma descoberta feita no CERN.
Esta descoberta estende o comportamento das partículas emaranhadas a distâncias além do alcance da comunicação à velocidade da luz e abre novos caminhos para a exploração da mecânica quântica em altas energias.
Um experimento realizado por um grupo de físicos liderado pela professora de física Regina Demina, da Universidade de Rochester, produziu um resultado significativo relacionado ao emaranhamento quântico – um efeito que Albert Einstein chamou de “ação assustadora à distância”.
O emaranhamento diz respeito ao comportamento coordenado de partículas minúsculas que interagiram, mas depois se separaram.
Medir propriedades – como posição, momento ou rotação – de um dos pares separados de partículas altera instantaneamente os resultados da outra partícula, não importa quão longe a segunda partícula tenha se afastado de sua irmã gêmea.
Com efeito, o estado de uma partícula emaranhada, ou qubit, é inseparável da outra.
Avanço na Física de Partículas
O emaranhamento quântico foi observado entre partículas estáveis, como fótons ou elétrons.
Mas Demina e o seu grupo abriram novos caminhos ao descobrirem, pela primeira vez, que persiste um emaranhado entre quarks top instáveis e os seus parceiros de antimatéria a distâncias superiores às que podem ser cobertas pela informação transferida à velocidade da luz.
Especificamente, os pesquisadores observaram a correlação de spin entre as partículas.
Conseqüentemente, as partículas demonstraram o que Einstein descreveu como “ação assustadora à distância”.
Uma ‘nova avenida’ para a exploração quântica
A descoberta foi relatada pela Colaboração Compact Muon Solenoid (CMS) no Centro Europeu de Pesquisa Nuclear, ou CERN, onde o experimento foi conduzido.
“A confirmação do emaranhado quântico entre as partículas fundamentais mais pesadas, os quarks superiores, abriu um novo caminho para explorar a natureza quântica do nosso mundo em energias muito além do que é acessível”, diz o relatório.
O CERN, localizado perto de Genebra, na Suíça, é o maior laboratório de física de partículas do mundo.
A produção de quarks superiores requer energias muito elevadas acessíveis no Large Hadron Collider (LHC), que permite aos cientistas enviar partículas de alta energia girando em torno de uma pista subterrânea de 27 quilômetros a uma velocidade próxima da velocidade da luz.
Ciência da Informação Quântica e Aplicações Futuras
O fenômeno do emaranhamento tornou-se a base de um campo florescente da ciência da informação quântica que tem amplas implicações em áreas como criptografia e computação quântica.
Os quarks top, cada um tão pesado quanto um átomo de ouro, só podem ser produzidos em colisores, como o LHC, e, portanto, é improvável que sejam usados para construir um computador quântico.
Mas estudos como os conduzidos por Demina e o seu grupo podem esclarecer por quanto tempo o emaranhado persiste, se é transmitido às “filhas? das partículas ou aos produtos de decaimento, e o que, se alguma coisa, acaba por quebrar o emaranhado.
Os teóricos acreditam que o universo estava em um estado emaranhado após seu estágio inicial de rápida expansão.
O novo resultado observado por Demina e seus pesquisadores pode ajudar os cientistas a entender o que levou à perda da conexão quântica em nosso mundo.
Principais Quarks em Relacionamentos Quânticos de Longa Distância
Demina gravou um vídeo para canais de mídia social CMS para explicar o resultado de seu grupo.
Ela usou a analogia de um rei indeciso de uma terra distante, a quem chamou de “Rei Top”.
King Top recebe a notícia de que seu país está sendo invadido, então ele envia mensageiros para dizer a todo o povo de sua terra que se prepare para defender.
Mas então, explica Demina no vídeo, ele muda de ideia e envia mensageiros para ordenar que o povo se retire.
“Ele continua cambaleando assim e ninguém sabe qual será sua decisão no próximo momento”, diz Demina.
Ninguém, Demina continua explicando, exceto o líder de uma aldeia neste reino que é conhecido como “Anti-Top”.
“Eles conhecem o estado de espírito um do outro a qualquer momento”, diz Demina.
O grupo de pesquisa de Demina consiste nela, no estudante de pós-graduação Alan Herrera e no pós-doutorado Otto Hindrichs.
Como estudante de pós-graduação, Demina fez parte da equipe que descobriu o quark top em 1995.
Mais tarde, como membro do corpo docente em Rochester, Demina co-liderou uma equipe de cientistas de todos os EUA que construiu um dispositivo de rastreamento que desempenhou um papel fundamental na a descoberta do bóson de Higgs em 2012 – uma partícula elementar que ajuda a explicar a origem da massa no universo.
Os pesquisadores de Rochester têm uma longa história no CERN como parte da Colaboração CMS, que reúne físicos de todo o mundo.
Recentemente, outra equipe de Rochester alcançou um marco significativo na medição do ângulo de mistura eletrofraca, um componente crucial do Modelo Padrão de Física de Partículas, que explica como os blocos de construção da matéria interagem.
Publicado em 26/06/2024 20h49
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