Protony zalicza się do cząstek subatomowych, wewnątrz których występują kwarki i gluony. Stanowią też obiekty podlegające zjawisku splątania kwantowego. W związku z tym wzbudzają ogromne zainteresowanie badaczy. Ci będący przedstawicielami międzynarodowego zespołu dokonali niedawno wyjątkowego wyczynu, o którym piszą szerzej na łamach Reports on Progress in Physics.
Czytaj też: Tani wodór prosto z Polski?! ZUT-olizer powstał w Szczecinie i może zmienić świat
Celem ich eksperymentów było stworzenie modelu, dzięki któremu mogliby wyjaśnić, w jakich okolicznościach wysokoenergetyczne kolizje prowadzą do powstawania cząstek. Analizując to, co dzieje się wewnątrz protonu, autorzy tych ostatnich ustaleń śledzili interakcje, w których biorą udział kwarki i gluony. Dodając do tego teorię informacji kwantowej i koncepcję splątania kwantowego, fizycy uzyskali wyjątkowo szczegółowy wgląd w ten niesamowity świat.
Co ciekawe, nasi rodacy również brali udział w ostatnim przełomie. Obok nich: przedstawicieli Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk, znaleźli się eksperci ze Stanów Zjednoczonych oraz Meksyku. Prof. Krzysztof Kutak wyjaśnia, że chcąc jak najlepiej zrozumieć zjawiska zachodzące wewnątrz protonów, warto wykorzystać zderzenia protonów z elektronami.
Kontrolowane zderzenia z udziałem protonów pozwoliły fizykom zapoznać się ze zjawiskami zachodzącymi wewnątrz tych cząstek
Te pierwsze cechują się zachodzeniem wyjątkowo silnych oddziaływań, za sprawą których w zasadzie bez przerwy pojawiają się i znikają pary wirtualnych kwarków i antykwarków oraz wirtualnych gluonów. Autorzy nowych badań zakładali, iż kwarki i gluony są ze sobą splątane kwantowo. Za sprawą tego zjawiska wpływ na jedną część pary sprawi, że druga również zostanie naruszona – bez względu na dzielący je dystans.
W tym przypadku odległości są jednak bardzo małe, ponieważ opiewają na… jedną biliardową metra, a czasami nawet mniej. Poddawane zderzeniom protony prowadziły do sytuacji, w której rozpadały się, a w zamian powstawały nowe cząstki. Co ciekawe, za sprawą splątania kwantowego liczba cząstek emitowanych z części protonu wchodzącej w interakcję z fotonem określi liczbę powstających cząstek zwanych hadronami.
Czytaj też: Fizycy zarejestrowali nowy rodzaj cząstek kwantowych. To pierwsza taka obserwacja w historii
Jak wyjaśniają naukowcy stojący za najnowszymi ustaleniami, w oparciu o entropię splątania da się przewidzieć entropię hadronów wytworzonych w kolizjach między elektronami i protonami. To z kolei oznacza, że maksymalne splątanie kwarków i gluonów w protonie objawia się brakiem możliwości przewidzenia, ile cząstek powstanie za sprawą danego zderzenia. Ostatnie rewelacje powinny pomóc zarówno w trwających eksperymentach polegających na prowadzeniu kontrolowanych zderzeń, jak i przyszłych tego typu przedsięwzięciach. Ostatecznie istnieje natomiast możliwość rozwikłania najważniejszych zagadek świata fizyki jądrowej.