به روزترین مقالات
آیا درهم تنیدگی کوانتومی درون پروتون ها واقعیت دارد؟

آیا درهم تنیدگی کوانتومی درون پروتون ها واقعیت دارد؟

دانشمندان در پژوهش جالبی و به کمک داده‌های LHC نشان داده‌اند کوارک‌ها و گلوئون‌های تشکیل دهنده‌ی پروتون‌ها درهم تنیده‌اند.

پروتون‌ها، ذرات زیراتمی پیچیده‌ای هستند و خودشان از ذرات کوچکتری به نام کوارک‌ها تشکیل شده‌اند که توسط گلوئون‌ها به یکدیگر چسبیده‌اند. داده‌های اخیر برخورد دهنده‌ی بزرگ ‌هادرونی (LHC) نشان می‌دهند که اجزای تشکیل دهنده‌ی پروتون‌ها به طور مستقل از هم رفتار نمی‌کنند، بلکه از طریق درهم تنیدگی کوانتومی به یکدیگر مرتبط هستند. این نتیجه حاصل پژوهشی است که توسط سه فیزیکدان و در مقاله‌ای در arXiv.org منتشر شد و منتظر تایید برای انتشار در مجلات است.
درهم تنیدگی کوانتومی قبلا در مقیاس‌های بسیار بزرگتر از یک پروتون بررسی شده است. به نظر می‌رسد در آزمایش‌ها، ذرات درهم تنیده فورا بر یکدیگر تاثیر می‌گذارند، حتی وقتی هزاران کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند. گرچه دانشمندان به رخ دادن درهم تنیدگی کوانتومی درون پروتون مظنون بودند، اما نشانه‌های آزمایشگاهی این پدیده درون پروتون‌ با ابعاد حدود یک تریلیونیوم میلی‌متر، به طور تجربی ثابت نشده بود. پیت مالدرس (Piet Mulders)، متخصص فیزیک نظری از دانشگاه آمستردام که در این پژوهش مشارکت نداشته می‌گوید:
ایده این است که پروتون، یک ذره‌ی کوانتومی است که اگر درونش را نگاه کنید، خودش درهم تنیده است.
دانشمندان در این پژوهش جدید، برخورد پروتون‌هایی را که با سرعت بسیار بالایی شتاب می‌گرفتند و در برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونی با شدت به یکدیگر برخورد می‌کردند، تجزیه و تحلیل کردند. آن‌ها با استفاده از داده‌های آزمایش CMS، به مطالعه‌ی انتروپی ناشی از درهم تنیدگی کوانتومی درون پروتون پرداختند. انتروپی خاصیتی است که به تعداد حالت‌های ممکنی وابسته است که یک سیستم می‌تواند در سطح میکروسکوپی بگیرد. مثلا یک دسته ورق را در نظر بگیرید: چندین روش وجود دارد تا بتوان یک دسته ورق بهم‌ریخته را مرتب کرد،‌ در حالی که فقط یک روش برای مرتب کردن یک دسته ورق مرتب وجود دارد؛ پس ورق‌های بهم‌ریخته، انتروپی بیشتری دارند.
اگر درهم تنیدگی کوانتومی درون پروتون وجود داشته باشد، در نتیجه‌ یک انتروپی اضافی ناشی از آن وجود خواهد داشت. این انتروپی اضافی می‌تواند با شمارش تعداد ذرات تولید شده در هر برخورد، حذف شود. مقدار انتروپی اضافی پیدا شده توسط محققان، با فرض درهم تنیدگی کوارک‌ها و گلوئون‌های پروتون سازگاری داشت. استفان فلورچینگر (Stefan Floerchinger)، فیزیکدان نظری دانشگاه هایدلبرگ آلمان که در این پژوهش شرکت نداشت، بیان کرد که این نشانه‌ی درهم تنیدگی کوانتومی درون پروتون هنوز قطعی نیست. برای تایید قطعی درهم تنیدگی کوانتومی درون پروتون آزمایش‌های سختی لازم است تا توضیحات ممکن دیگر را رد کنند. او در ادامه می‌گوید، این پژوهش می‌تواند منجر به تحقیقات بیشتری برای آشکار کردن فیزیک داخلی پروتون‌ها شود.
پازلی که مطالعات آینده می‌توانند آن را حل کنند، این است که چرا کوارک‌ها همیشه درون ذرات بزرگتر مقید می‌شوند و هرگز به تنهایی دیده نمی‌شوند. اگرچه این ویژگی کوارک‌ها به خوبی شناخته شده، اما هیچ توضیح بنیادی ریاضیاتی برای آن وجود ندارد. دانشمندان امیدوارند مطالعه‌ی درهم تنیدگی کوانتومی ‌درون پروتون‌‌ها بتواند به توضیح این مسئله کمک کند.
مشاهده مقاله اصلی در آرشیو
منبع: sciencenews
كلمات كليدي :
درهم تنیدگی کوانتومی , پروتون
 
امتیاز دهی
 
 

بيشتر