大型ハドロン衝突型加速器でヒッグス粒子の崩壊から生成された2つの質量を持つZボソンが量子もつれの状態にあることが判明し、これが電気弱スケールのエネルギーで初めて直接測定された。
CERN（スイス・ジュネーブ）のLHCにおけるATLASコラボレーションは、陽子衝突のデータを解析し、ヒッグス粒子がZボソン対に崩壊する事象を選別した。各Zボソンはその後、レプトン対またはクォーク対に崩壊し、検出器に特徴的な痕跡を残す。研究者たちは粒子のスピンと運動量を再構成し、その相関にもつれの判定基準を適用した。結果は2026年9月にPhysical Review Lettersに掲載された。
ここでのもつれとは、一方のZボソンの性質が、測定の瞬間における両者間の距離に関係なく、もう一方のZボソンの性質と瞬時に関連していることを意味する。同時に投げ上げられた2枚の硬貨を想像してほしい。空中にある間はそれぞれ表か裏が出る可能性があるが、一方が表で着地した途端、もう一方は必ず裏になる。これは偶然ではなく、対が生まれた瞬間にすでに定められた厳密な結びつきなのである。
通常の直感では、Zボソンのような質量を持つ粒子は環境との相互作用により量子特性を急速に失うと考えられる。しかしヒッグス粒子の崩壊では、もつれが登録できるほど十分長く保持される。これは基礎相互作用を検証する新たなモードを開くものであり、今や光子や電子だけでなく、重いベクトルボソンにおいても量子力学を検証できる。
この測定は、標準模型が質量を持つゲージボソンに対しても量子領域で機能することを確認するものである。将来的には、こうしたデータが量子場理論の適用限界を精密化する助けとなり、標準模型を超える新たな物理現象の探索に影響を与える可能性がある。
Physical Review Lettersに掲載されたATLASコラボレーションの結果は、量子もつれが高エネルギー物理学の最も予想外の領域でも研究可能であることを示している。
