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

Únavový syndrom by se mohl dát rozpoznat z krve, ukazuje nový test

Vyčerpání i projevy podobné chřipce, tak vypadají možné příznaky chronického únavového syndromu. Podle odhadů v Česku žijí desítky tisíc lidí s tímto onemocněním. Chronický únavový syndrom se nejčastěji objeví v mladém a středním dospělém věku. Stanovení diagnózy je ale velmi obtížné a nemocní se často setkávají s nedůvěrou a nepochopením. I proto se vědci v zahraničí snaží vyvinout diagnostickou metodu, která by nemoc potvrdila třeba z odběru krve.
včera v 07:01

Věčné chemikálie vymizí z obalů i oblečení. Důvodem jsou zdravotní rizika

Potravinové obaly, nepromokavé oblečení a nebo impregnační spreje. Všech těchto výrobků se bude brzy týkat zákaz takzvaných „věčných chemikálií“. Ten začne platit příští rok a zavádí harmonogram, kdy by první výrobky s těmito chemikáliemi měly mizet z trhu. Důvodem zákazu jsou zdravotní rizika, která tato skupina chemikálií přináší.
25. 12. 2025

Ženy poznají nemoc podle obličeje lépe než muži, ukázala studie

Lidé mají pozoruhodnou vlastnost rozpoznat projevy nemocí jenom podle změn fyzického vzhledu, a to i podle drobných náznaků, jako jsou pokleslá víčka, bledé rty nebo méně prokrvené tváře. Většinu těchto náznaků jsou lidé schopní rozeznat intuitivně, aniž by se na tuto analýzu příliš soustředili. Podle nové studie jsou ženy výrazně schopnější než muži vycítit tyto nenápadné signály.
24. 12. 2025

Ozempic mění nakupování v Americe

Když Američané začali užívat léky potlačující chuť k jídlu, jako jsou hlavně populární Ozempic a Wegovy, změny se projevily velmi rychle nejen na váze v koupelně, ale podle nové studie hlavně v obchodech s potravinami.
23. 12. 2025
Načítání...