У надрах Великого адронного колайдера народжуються пари важких Z-бозонів, чиї спіни виявляються нерозривно пов'язаними. Вчені колаборації ATLAS уперше виміряли цю квантову заплутаність безпосередньо, використовуючи розпади бозона Хіггса.
Експеримент спирається на процес H → ZZ* → чотири лептони. Два Z-бозони, кожен зі спіном 1, поводяться як кутрити — трирівневі квантові системи. Їхні поляризації корелюють так, що вимірювання однієї миттєво визначає стан іншої, навіть якщо частинки розлітаються в різні боки детектора.
Аналіз кутових розподілів продуктів розпаду дозволив вилучити коефіцієнти матриці густини спінів. Отримані значення C_{2,1,2,−1} = −0,71 ± 0,45 і C_{2,2,2,−2} = 0,08 ± 0,44 узгоджуються з передбаченнями Стандартної моделі. Додатковий тест за повним кутовим розподілом відкинув гіпотезу роздільного стану з достовірністю 4,7 стандартних відхилень.
Раніше заплутаність спостерігали у фотонів, електронів і кварків. Тепер її підтверджено для масивних векторних бозонів на енергіях електрослабкої взаємодії — порядку 100 ГеВ. Це принципово інший режим: тут діють слабкі сили з їхньою хіральною структурою.
Результат відкриває шлях до вивчення квантових кореляцій в інших каналах розпаду Хіггса та при майбутніх запусках LHC. Такі вимірювання можуть пролити світло на те, як квантова механіка проявляється у фундаментальних взаємодіях за високих енергій.
Відкриття показує, що заплутаність — не екзотика мікросвіту, а невід'ємна властивість частинок, які народжуються в найпотужніших прискорювачах людства.
