विद्युत-दुर्बल पैमाने पर उलझाव: ATLAS ने पहली बार दो Z-बोसॉनों के बीच संबंध को «पकड़ा»

द्वारा संपादित: Svitlana Velhush

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर की गहराइयों में भारी Z-बोसॉनों के युग्म उत्पन्न होते हैं, जिनके प्रचक्रण अटूट रूप से जुड़े हुए होते हैं। ATLAS सहयोग के वैज्ञानिकों ने हिग्स बोसॉन के क्षय का उपयोग करते हुए इस क्वांटम उलझाव को पहली बार सीधे मापा है।

यह प्रयोग H → ZZ* → चार लेप्टॉन की प्रक्रिया पर आधारित है। दो Z-बोसॉन, जिनमें से प्रत्येक का प्रचक्रण 1 है, क्यूट्रिट की तरह व्यवहार करते हैं — तीन-स्तरीय क्वांटम प्रणालियाँ। उनके ध्रुवण इस प्रकार सहसंबद्ध होते हैं कि एक का मापन तत्क्षण दूसरे की अवस्था निर्धारित कर देता है, भले ही कण डिटेक्टर की विभिन्न दिशाओं में बिखर जाएँ।

क्षय उत्पादों के कोणीय वितरणों के विश्लेषण ने प्रचक्रणों के घनत्व आव्यूह के गुणांकों को निकालने में सहायता की। प्राप्त मान C_{2,1,2,−1} = −0,71 ± 0,45 और C_{2,2,2,−2} = 0,08 ± 0,44 मानक मॉडल की भविष्यवाणियों से मेल खाते हैं। पूर्ण कोणीय वितरण पर एक अतिरिक्त परीक्षण ने पृथक्करणीय अवस्था की परिकल्पना को 4,7 मानक विचलनों की विश्वसनीयता के साथ अस्वीकार कर दिया।

पहले उलझाव फोटॉनों, इलेक्ट्रॉनों और क्वार्कों में देखा गया था। अब यह विद्युत-दुर्बल अंतःक्रिया की ऊर्जाओं पर भारी सदिश बोसॉनों के लिए पुष्ट हो गया है — लगभग 100 गीगा-इलेक्ट्रॉन-वोल्ट। यह मूलतः भिन्न व्यवस्था है: यहाँ अपनी काइरल संरचना वाली दुर्बल बलें कार्य करती हैं।

यह परिणाम हिग्स के अन्य क्षय मार्गों में तथा भविष्य के LHC संचालनों में क्वांटम सहसंबंधों के अध्ययन का मार्ग खोलता है। ऐसे मापन इस बात पर प्रकाश डाल सकते हैं कि उच्च ऊर्जाओं पर मूलभूत अंतःक्रियाओं में क्वांटम यांत्रिकी किस प्रकार प्रकट होती है।

यह खोज दर्शाती है कि उलझाव सूक्ष्म जगत की कोई विचित्रता नहीं, बल्कि मानवता के सबसे शक्तिशाली त्वरकों में जन्म लेने वाले कणों का अभिन्न गुण है।

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स्रोतों

  • Researchers report the first measurements of quantum entanglement between two massive vector bosons at the electroweak scale

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