Trong lòng Máy gia tốc hạt lớn, các cặp boson Z nặng được sinh ra với spin gắn kết chặt chẽ với nhau. Các nhà khoa học thuộc nhóm hợp tác ATLAS lần đầu tiên đo trực tiếp mối rối lượng tử này, sử dụng các phân rã của boson Higgs.
Thí nghiệm dựa trên quá trình H → ZZ* → bốn lepton. Hai boson Z, mỗi hạt có spin 1, hành xử như các qutrit — hệ lượng tử ba mức. Các phân cực của chúng tương quan đến mức việc đo một hạt lập tức xác định trạng thái của hạt kia, ngay cả khi các hạt bay về những phía khác nhau trong detector.
Phân tích phân bố góc của các sản phẩm phân rã cho phép trích xuất các hệ số của ma trận mật độ spin. Các giá trị thu được C_{2,1,2,−1} = −0,71 ± 0,45 và C_{2,2,2,−2} = 0,08 ± 0,44 phù hợp với dự đoán của Mô hình Chuẩn. Một phép kiểm tra bổ sung dựa trên toàn bộ phân bố góc đã bác bỏ giả thuyết về trạng thái khả phân với độ tin cậy 4,7 độ lệch chuẩn.
Trước đây, rối lượng tử đã được quan sát ở photon, electron và quark. Nay nó được xác nhận đối với các boson vector có khối lượng ở năng lượng của tương tác điện yếu — cỡ 100 GeV. Đây là một chế độ hoàn toàn khác về nguyên tắc: ở đây các lực yếu với cấu trúc chiral của chúng đóng vai trò chủ đạo.
Kết quả này mở ra con đường nghiên cứu các tương quan lượng tử trong những kênh phân rã khác của Higgs và trong các lần vận hành sắp tới của LHC. Những phép đo như vậy có thể làm sáng tỏ cách cơ học lượng tử biểu hiện trong các tương tác cơ bản ở năng lượng cao.
Phát hiện này cho thấy rối lượng tử không phải là điều kỳ lạ của thế giới vi mô, mà là thuộc tính cố hữu của các hạt sinh ra trong những máy gia tốc mạnh nhất của nhân loại.
