W głębi Wielkiego Zderzacza Hadronów rodzą się pary ciężkich bozonów Z, których spiny okazują się nierozerwalnie związane. Naukowcy z kolaboracji ATLAS po raz pierwszy zmierzyli to splątanie kwantowe bezpośrednio, wykorzystując rozpady bozonu Higgsa.
Eksperyment opiera się na procesie H → ZZ* → cztery leptony. Dwa bozony Z, każdy o spinie 1, zachowują się jak kutryty — trójpoziomowe układy kwantowe. Ich polaryzacje są tak skorelowane, że pomiar jednej natychmiast określa stan drugiej, nawet jeśli cząstki rozlatują się w różne strony detektora.
Analiza rozkładów kątowych produktów rozpadu pozwoliła wyznaczyć współczynniki macierzy gęstości spinów. Otrzymane wartości C_{2,1,2,−1} = −0,71 ± 0,45 i C_{2,2,2,−2} = 0,08 ± 0,44 są zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego. Dodatkowy test pełnego rozkładu kątowego odrzucił hipotezę stanu rozdzielnego z istotnością 4,7 odchylenia standardowego.
Wcześniej splątanie obserwowano u fotonów, elektronów i kwarków. Teraz zostało potwierdzone dla masywnych bozonów wektorowych przy energiach oddziaływania elektrosłabego — rzędu 100 GeV. To zasadniczo inny reżim: działają tu siły słabe ze swoją strukturą chiralną.
Wynik otwiera drogę do badania korelacji kwantowych w innych kanałach rozpadu Higgsa oraz przy przyszłych uruchomieniach LHC. Takie pomiary mogą rzucić światło na to, jak mechanika kwantowa przejawia się w fundamentalnych oddziaływaniach przy wysokich energiach.
Odkrycie pokazuje, że splątanie nie jest egzotyką mikroświata, lecz nieodłączną właściwością cząstek rodzących się w najpotężniejszych akceleratorach ludzkości.
