Kvantové provázání funguje i při nejvyšších energiích, zjistili v CERNu

Vědci z experimentu ATLAS poprvé studovali kvantovou provázanost na Velkém hadronovém urychlovači v CERN při dosud nejvyšší energii. Na úspěšném pokusu se podílel i český fyzik.

Kvantové provázání je jeden z nejpodivnějších jevů kvantové fyziky. Velmi, velmi zjednodušeně: Když jsou dvě částice kvantově provázané, je stav jedné částice svázán se stavem druhé částice bez ohledu na to, jak daleko jsou od sebe. Teoreticky klidně i na druhé straně vesmíru. Tento ohromující jev, který nemá v klasické fyzice obdoby, byl pozorován v nejrůznějších systémech a uplatňuje se už i v praxi, například v tak důležitých aplikacích, jako je kvantová kryptografie a kvantová výpočetní technika.

Roku 2022 dostali za experimenty s provázanými fotony Nobelovu cenu za fyziku tři fyzici – Alain Aspect, John F. Clauseri a Anton Zeilinger. Jejich pokusy potvrdily předpovědi projevů provázanosti, které učinil zesnulý teoretik CERNu John Bell – a z této trojice učinily průkopníky kvantové informatiky.

Jejich objevy ale dveře do světa kvantově provázaných částic jen pootevřely, věda o tomto fenoménu ví stále ještě příliš málo. Jednou z největších záhad je provázanost při vysokých energiích. Ty jsou dostupné zejména na urychlovačích částic, jako je Velký hadronový urychlovač (LHC).

Právě ten teď využili fyzici z mezinárodního projektu ATLAS. V polovině září oznámili, že se jim poprvé podařilo pozorovat kvantové provázání na LHC mezi elementárními částicemi zvanými top kvarky, a to při dosud nejvyšších energiích. Poprvé ohlásil ATLAS podobný výsledek v září 2023 a teď ho potvrdil dalšími dvěma pozorováními. Vědci tvrdí, že tím nabízejí nový pohled na složitý svět kvantové fyziky.

„Protože částicová fyzika má v kvantové mechanice hluboké kořeny, pozorování kvantového provázání v novém systému částic a při mnohem vyšší energii, než bylo dosud možné, je pozoruhodné,“ komentoval výsledek mluvčí ATLASu Andreas Hoecker. „Otevírá tak cestu k novému zkoumání tohoto úchvatného jevu, a protože naše vzorky dat se stále zvětšují, nabízí široké možnosti zkoumání.“

Nejtěžší z elementárních částic

Vědci pozorovali kvantové provázání mezi dvěma elementárními částicemi: top kvarkem a jeho protějškem z antihmoty. Top kvark je nejtěžší známou elementární částicí. Obvykle se rozpadá na jiné částice dříve, než se stihne spojit s jinými kvarky, a přenáší tak na tyto produkty rozpadu svůj spin a další kvantové vlastnosti. Ty pak fyzici mohou sledovat a využívají toho k odvození spinové orientace top kvarku.

  • Spin je vnitřní, relativistickou vlastností elektronu. Spin mají také další částice, například proton, neutron a mnoho atomových jader. Spin nemá klasickou analogii ani interpretaci. Nejde o rotaci elektronu; název je historický, z doby, kdy fyzici o rotaci uvažovali. Fyzikálně je spin popsán jakožto vektor (vlastního nebo vnitřního) momentu hybnosti s jasnými a nepochybnými pravidly chování, včetně pravidel kvantování. Přestože chování spinu umíme popsat kvantitativně přesně v souladu s experimentem, pro většinu z nás je spin obestřen lehkým pocitem tajemnosti. Při vysvětlení mikroskopického i makroskopického chování všech vesmírných objektů nelze však spin pominout.
  • Zdroj: Základy fyzikální chemie

„Díky měřením provázanosti a dalších kvantových jevů v novém systému částic a v rozsahu energií, které nebyly dosud dostupné, můžeme testovat Standardní model částicové fyziky novými způsoby a hledat náznaky nové fyziky, která se může skrývat za jeho hranicemi,“ vysvětluje smysl výzkumu Patricia McBrideová, která se na experimentu podílela.

Na experimentu se analýzou dat podílel i jeden český zástupce, Roman Lysák z Oddělení experimentální fyziky částic Fyzikálního ústavu Akademie věd. „Toto měření otevírá cestu k dalším potenciálním měřením typicky prováděným v oboru kvantové informace, což může pomoci podrobněji porozumět těmto jedinečným rysům kvantové fyziky a případně pomoci s aplikacemi, jako jsou kvantové počítače nebo kvantová kryptografie,“ doplňuje.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Americké úřady odmítly posoudit mRNA vakcínu proti chřipce

Americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) odmítl posoudit žádost farmaceutické společnosti Moderna o schválení její nové vakcíny proti chřipce. Píší o tom agentury s odvoláním na úterní oznámení společnosti.
před 2 hhodinami

Meta a Google úmyslně fungují jako drogy nebo kasina, tvrdí žaloba

Společnosti Meta a Google v přelomovém soudním procesu v Los Angeles čelí obvinění, že své sociální sítě a platformy záměrně navrhly tak, aby si na nich děti vypěstovaly závislost. Žalující strana chce, aby Meta, která vlastní sítě Instagram, Facebook a WhatsApp a Google, vlastník videoplatformy YouTube, převzaly odpovědnost za újmu způsobenou dětem v důsledku používání těchto sítí.
před 3 hhodinami

Ve Fukušimě probíhá masivní hybridizace prasat. S radiací nesouvisí

Když ve Fukušimě došlo k jaderné havárii, uprchla z místních chovů domácí prasata. A v přírodě narazila na své bratrance – divočáky. Přes odlišný vzhled v sobě oba druhy našly zalíbení, které skončilo opakovaným pářením. Vědci tuto unikátní situaci detailně prozkoumali, aby zjistili, co se vlastně stalo a jaký dopad to mělo na nově vzniklé hybridy.
včera v 14:56

Na Antarktidě kvůli ptačí chřipce hromadně umírají chaluhy

V letech 2023 a 2024 zemřelo v Antarktidě více než padesát chaluh, což jsou mořští ptáci příbuzní s racky. Příčinou byla vysoce patogenní ptačí chřipka H5N1, popsali teď přírodovědci v odborném časopise Scientific Reports. Jedná se o první zdokumentovaný úhyn volně žijících zvířat v důsledku tohoto viru na tomto kontinentu, tvrdí autoři.
včera v 13:00

Káva může pomáhat chránit mozek před demencí, uvádí nová studie

Pití několika šálků kofeinové kávy nebo čaje denně může v malé míře pomáhat zachovat výkonnost mozku a předcházet demenci. Vyplývá to z nové studie, kterou zveřejnil server JAMA Network a o níž informovala agentura Reuters.
včera v 10:07

Český vědec objevil neznámou formu magnetismu. Popsal ji v prestižním Nature

Fyzik Tomáš Jungwirth už získal celou řadu prestižních ocenění, patří také mezi světově nejcitovanější české vědce. Teď ho oslovil prestižní časopis Nature, aby pro něj shrnul své aktuální bádání na poli takzvaných altermagnetů, které objevil.
9. 2. 2026

Nezakazujte mladým sociální sítě, doporučují experti z Masarykovy univerzity

Odborníci z Masarykovy univerzity (MU) nedoporučují zákaz sociálních sítí pro děti do 15 let. Potenciální dopady jsou nejasné, existují rizika. Doporučují spíše zvýšit tlak na technologické platformy, uvedli ve vyjádření pro média. Objevují se ale i hlasy zastávající opačný názor. Premiér Andrej Babiš (ANO) v neděli řekl, že je pro zákaz používání sítí u dětí do 15 let po vzoru Francie. Řada zemí podobné opatření zvažuje.
9. 2. 2026Aktualizováno9. 2. 2026

Američtí plastičtí chirurgové vyzývají k odkladu operací pro změnu pohlaví

Americká společnost plastických chirurgů (ASPS) na začátku února oznámila, že v současné době neexistuje dostatek kvalitních výzkumů, které by prokazovaly, že operace vedoucí ke změně pohlaví u teenagerů prokazují dlouhodobé přínosy. Naopak, novější důkazy naznačují, že „léčba může přinášet komplikace a potenciální škody“. Vyzvala proto, aby lékaři odkládali operace změny pohlaví u mladých pacientů až do minimálně devatenácti let.
9. 2. 2026
Načítání...