澳大利亚
大型强子对撞机上的粒子测量为未来的高能纠缠试验打开了大门
（图片说明：ATLAS探测器是大型强子对撞机的一部分，位于地下100米处，用来测量高能粒子的各种性质）
科学家们第一次观察到夸克之间的量子纠缠——一种粒子混合的状态，它们失去了各自的个体性，因此无法单独描述它们。
在靠近瑞士日内瓦的欧洲粒子物理实验室欧洲核子研究中心（CERN）完成的这一壮举，将为进一步探测高能粒子中的量子信息打开大门。
纠缠已经在电子和光子等粒子中测量了几十年，但它是一种微妙的现象，在低能或“安静”的环境中最容易测量，比如量子计算机中的超冷冰箱。粒子碰撞，如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机中的质子碰撞，相对来说噪音大，能量高，因此很难从他们的碎片得到观测 - 就像在摇滚音乐会上倾听低语。
为了观察LHC中的纠缠，物理学家们在ATLAS探测器上分析了大约100万对顶夸克和反顶夸克，这是所有已知的基本粒子及其对应的反物质中最重的一对。他们发现了在统计学上压倒性的纠缠证据。
他们在去年九月宣布，并在今天的《自然》期刊上详细描述。在六月二日发布到arXiv的一份报告中，从事LHC的另一主要探测器CMS的物理学家也证实了这一纠缠观测结果。
朱莉娅是印第安纳州西拉法耶特市的普渡大学粒子物理学家，曾参与CMS分析，她说:“这真的很有趣，因为这是你第一次能够在最大可能的能量下研究纠缠。”
科学家们毫不怀疑顶夸克对是可以纠缠在一起的。粒子物理学的标准模型——目前关于基本粒子和它们相互作用的力的最佳理论，是建立在量子力学之上，量子力学的描述是纠缠的。研究人员说，最新的测量结果是很有价值的。
几年前，在咖啡休息时，伊利诺伊州芝加哥大学的实验物理学家约阿夫·阿菲克（Yoav Afik）和马德里康普顿斯大学的凝聚态物理学家胡安·穆尼奥斯·德诺瓦（Juan Mu oz de Nova）的讨论中想知道在对撞机上观察纠缠是否可能。他们的谈话变成了一篇论文，阐述了利用顶夸克测量纠缠的方法。
质子碰撞产生的顶夸克和反顶夸克对的寿命非常短，只有10到25分秒。然后它们衰变为寿命更长的粒子。
以前的研究4发现，在它们短暂的生命中，顶夸克可以有关联的“自旋”，一种类似于角动量的量子特性。阿菲克和穆尼奥斯·德诺瓦的认识是，这个测量可以扩展到表明顶夸克自旋并非某种程度上相关，而是真正纠缠在一起。他们定义了一个参数D来描述相关程度。如果D小于-1/3，顶夸克就会纠缠在一起。
最后，两个实验都很容易达到 1 / 3 的纠缠极限， ATLAS 测量的D为-0.537， CMS 测量的为-0.480。
顶夸克纠缠观测的成功，可以提高研究人员对顶夸克物理的理解，并为未来的高能纠缠试验铺平道路。其他粒子，如希格斯玻色子，甚至可以用来进行贝尔试验，一个更严格的纠缠探测器。
阿菲克说，顶级夸克实验可能会改变物理学家的思维。毕竟，纠缠是量子力学的基石，并被一次又一次地证实。
但是，这种纠缠还没有在高能下得到严谨的探索，人们已经意识到，现在可以开始使用强子对撞机和其他类型的对撞机来进行这些测试。
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