Une découverte révolutionnaire en physique quantique révèle que les quarks et les gluons, composants fondamentaux des protons, peuvent exister dans un état d'intrication quantique, partageant des informations à des échelles sans précédent. Cette découverte, rapportée le 21 janvier 2025, remet en question les conceptions de longue date des protons en tant qu'entités statiques.
Des chercheurs du Laboratoire national de Brookhaven ont utilisé des techniques d'analyse de données avancées provenant du Grand collisionneur de hadrons et de l'accélérateur Hadron-Electron pour découvrir ce phénomène. Ils ont détecté l'intrication entre quarks et gluons sur des distances aussi minuscules qu'un quadrillionième de mètre, indiquant que ces particules partagent la quantité maximale d'informations possible au sein d'un proton.
Le physicien Zhoudunming Tu a expliqué que cette découverte modifie fondamentalement la compréhension de la structure des protons, soulignant les interactions dynamiques entre ses composants. L'étude a utilisé des principes de la science de l'information quantique, en particulier des mesures d'entropie, qui ont montré une augmentation due à l'intrication, fournissant des preuves directes de cet état quantique.
Les implications de cette recherche vont au-delà de la physique théorique. Elle ouvre des voies pour de futures investigations sur le rôle de l'intrication quantique au sein des noyaux atomiques. De futures explorations sont prévues en utilisant le collisionneur électron-ion, dont le début des opérations est prévu dans la prochaine décennie, ainsi que des techniques expérimentales alternatives comme les collisions lourdes ultra-périphériques.
Au fur et à mesure que la recherche progresse, ces découvertes devraient améliorer la compréhension des particules fondamentales et de leurs comportements, menant potentiellement à des avancées significatives dans la technologie quantique et ses applications dans des domaines tels que l'informatique quantique et la science des matériaux.