En las entrañas del Gran Colisionador de Hadrones nacen pares de bosones Z pesados cuyos espines quedan indisolublemente ligados. Los científicos de la colaboración ATLAS han medido por primera vez este entrelazamiento cuántico de forma directa, utilizando desintegraciones del bosón de Higgs.
El experimento se basa en el proceso H → ZZ* → cuatro leptones. Los dos bosones Z, cada uno con espín 1, se comportan como qutrits: sistemas cuánticos de tres niveles. Sus polarizaciones están correlacionadas de tal modo que la medición de una determina al instante el estado de la otra, incluso si las partículas salen despedidas hacia lados distintos del detector.
El análisis de las distribuciones angulares de los productos de desintegración permitió extraer los coeficientes de la matriz de densidad de los espines. Los valores obtenidos C_{2,1,2,−1} = −0,71 ± 0,45 y C_{2,2,2,−2} = 0,08 ± 0,44 concuerdan con las predicciones del Modelo Estándar. Una prueba adicional basada en la distribución angular completa rechazó la hipótesis de un estado separable con una significación de 4,7 desviaciones estándar.
Antes ya se había observado entrelazamiento en fotones, electrones y quarks. Ahora se ha confirmado en bosones vectoriales masivos a las energías de la interacción electrodébil, del orden de 100 GeV. Se trata de un régimen radicalmente distinto: aquí actúan las fuerzas débiles con su estructura quiral.
El resultado abre el camino al estudio de las correlaciones cuánticas en otros canales de desintegración del Higgs y en futuras campañas del LHC. Este tipo de mediciones podría arrojar luz sobre cómo se manifiesta la mecánica cuántica en las interacciones fundamentales a altas energías.
El descubrimiento demuestra que el entrelazamiento no es una excentricidad del micromundo, sino una propiedad inherente de las partículas que nacen en los aceleradores más potentes de la humanidad.
