Twee massieve Z-bosonen, ontstaan bij het verval van een Higgsboson in de Large Hadron Collider, blijken kwantumverstrengeld te zijn — en dat is voor het eerst direct gemeten op de elektrozwakke energieschaal.
De ATLAS-samenwerking bij de LHC in CERN (Genève, Zwitserland) analyseerde gegevens van protonbotsingen en selecteerde gebeurtenissen waarin het Higgsdeeltje vervalt in een paar Z-bosonen. Elk Z-boson vervalt vervolgens in een paar leptonen of quarks, waarbij kenmerkende sporen in de detector achterblijven. De onderzoekers reconstrueerden de spins en impulsen van de deeltjes en pasten vervolgens verstrengelingscriteria toe op hun correlaties. De resultaten zijn in september 2026 gepubliceerd in Physical Review Letters.
Verstrengeling betekent hier dat de eigenschappen van het ene Z-boson onmiddellijk verbonden zijn met de eigenschappen van het tweede, ongeacht de afstand tussen beide op het moment van de meting. Stelt u zich twee munten voor die tegelijkertijd worden opgegooid: zolang ze in de lucht zijn, kan elk van beide kop of munt opleveren, maar zodra de ene op kop landt, zal de andere beslist munt zijn — en dat is geen toeval, maar een starre band die al bij het ontstaan van het paar is vastgelegd.
De gewone intuïtie zegt dat massieve deeltjes zoals Z-bosonen hun kwantumeigenschappen snel verliezen door wisselwerking met de omgeving. In de vervallen van het Higgsdeeltje blijft de verstrengeling echter lang genoeg behouden om haar te kunnen registreren. Dit opent een nieuw regime voor tests van de fundamentele wisselwerkingen: nu kan de kwantummechanica niet alleen aan fotonen of elektronen worden getoetst, maar ook aan zware vectorbosonen.
De meting bevestigt dat het Standaardmodel in het kwantumregime werkt, zelfs voor massieve ijkbosonen. In de toekomst kunnen zulke gegevens helpen de grenzen van de toepasbaarheid van de kwantumveldentheorie te verfijnen en kunnen ze van invloed zijn op de zoektocht naar nieuwe fysische verschijnselen buiten het Standaardmodel.
De resultaten van de ATLAS-samenwerking, gepubliceerd in Physical Review Letters, tonen aan dat kwantumverstrengeling kan worden bestudeerd in de meest onverwachte uithoeken van de hoge-energiefysica.
