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质子内部存在量子纠缠?为什么夸克不会单独出现?_生活大爆炸大结局

质子内部存在量子纠缠?为什么夸克不会单独出现?_生活大爆炸大结局

量子是复杂的,亚原子粒子自己由更小的粒子组成,称为夸克和胶子。如今,来自卑型强子对碰机的数据表白量子的组成其实不独立。其研究成果由三位物理学家在发表在《arXiv》上的一篇论文中指出:被称为纠缠的量子链所束缚。量子纠缠以前曾在比量子大得多的标准长进行过研究。在尝试中,互相纠缠的粒子似乎是霎时互相影响的。虽然科学家们疑心量子内部存在纠缠,但这种现象的迹象尚未在直径约为万亿分之一毫米的粒子内部得到尝试证明。

阿姆斯特丹自在大学的理论物理学家Piet Mulders说:我们的想法是,这是一个量子力学粒子,假如你往里面看,它自己就是纠缠的。在这项新研究中,研究小组阐发了在日内瓦的大型强子对碰机(Large Hadron Collider)上加速到高速并猛烈碰击在一起的量子碰碰。操纵CMS尝试的数据,研究人员研究了量子内部纠缠产生的熵。熵是一种性量,它依赖于一个系统在微不雅层面上可能呈现的形态数量。一个类比是一副牌:洗牌有多种排序方式,而有序的牌只要一种,因而洗牌的熵更高。

  • 被束缚的量子含有更小的粒子,称为夸克和胶子(如图),尝试数据表白,量子纠缠将这些粒子相互连接起来。图片:SCIFY/SHUTTERSTOCK

假如一个量子内部存在纠缠,那么由于这些联络就会产生额外的熵。这种熵能够通过计算每次碰碰产生的粒子数来得到。物理学家在研究论文中陈述说:发现的熵值与假设夸克和胶子纠缠在一起的预期值相符。目前,该论文正在等待同行评审,然后发表在期刊上。德国海德堡大学的理论物理学家Stefan Floerchinger说:纠缠的迹象还没有确定下来。为了最末确定缠结,需要停止严格的测试来排除其他可能的解释。相反,研究人员的研究“更像是翻开了一扇门”,并可能招致进一步的研究,阐明量子的内部物理学。

这项研究的合做者之一、纽约石溪大学的理论物理学家Dmitri Kharzeev说:将来研究能够处理的一个难题是,为什么夸克总是被限造在更大的粒子中,并且永久不会单独呈现。这种限造是“纠缠的末极例子”。夸克“底子不成能以孤立的形态存在,并且总是与它们的同伴联络在一起。虽然夸克的这一性量是寡所周知的,但没有一个根本的数学解释。Kharzeev希望研究量子中的量子纠缠能协助解释这个难题。

参考期刊《arXiv》

Cite:arXiv:1904.11974

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