Новое научное открытие: на Большом адронном коллайдере обнаружили запутанность между Z-бозонами

Новое научное открытие: на Большом адронном коллайдере обнаружили запутанность между Z-бозонами Дата публикации результатов ATLAS: 11 сентября 2026 года. Сообщение CERN о результатах ATLAS и CMS: 17 сентября 2026 года. Продолжительность озвучки: примерно 9–10 минут. Физики, работающие на Большом адронном коллайдере, получили убедительные свидетельства одного из самых необычных явлений квантовой механики. Исследователи обнаружили признаки квантовой запутанности между двумя Z-бозонами, появившимися при распаде бозона Хиггса. Особенность открытия заключается в экстремальных условиях эксперимента. Обычно квантовую запутанность исследуют с помощью фотонов, электронов, ионов или специально подготовленных атомов. Такие эксперименты проводятся в тщательно изолированных лабораторных установках. В новом исследовании запутанное состояние изучалось внутри столкновений протонов на крупнейшем и самом мощном ускорителе частиц в мире. Z-бозоны обладают большой массой, возникают при колоссальной энергии и существуют лишь чрезвычайно короткое время. Результаты показывают, что квантовая запутанность сохраняется даже среди тяжёлых и почти мгновенно распадающихся частиц. Что такое квантовая запутанность? Представим две частицы, созданные в рамках одного квантового процесса. Их характеристики могут оказаться связанными таким образом, что две частицы необходимо описывать как единую квантовую систему. До проведения измерения нельзя сказать, что каждая частица обязательно имеет заранее определённое независимое состояние. Квантовая теория описывает несколько возможных результатов одновременно. При измерении одной частицы обнаруживаются корреляции с результатом измерения другой. Альберт Эйнштейн относился к этому явлению скептически и называл его пугающим действием на расстоянии. Вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном он предполагал, что квантовая теория может быть неполной, а наблюдаемые результаты определяются скрытыми параметрами. Последующие эксперименты, основанные на неравенствах Белла, показали, что поведение квантовых систем нельзя полноценно объяснить обычной классической моделью с локальными скрытыми параметрами. При этом квантовая запутанность не позволяет передавать сообщения быстрее света. Результат отдельного измерения остаётся случайным. Необычная связь проявляется только после статистического сравнения результатов, полученных для множества пар частиц. Сегодня запутанность является не только фундаментальным явлением. Она применяется при создании квантовых компьютеров, защищённых систем связи, квантовых сетей и высокоточных датчиков. Но до недавнего времени большинство убедительных экспериментов проводилось при сравнительно низких энергиях. Учёные хотели узнать, сохраняются ли квантовые корреляции в намного более жёстких условиях — среди тяжёлых частиц, рождающихся в высокоэнергетических столкновениях. Для этого исследователи использовали Большой адронный коллайдер, расположенный в Европейском центре ядерных исследований, или CERN, недалеко от Женевы. Коллайдер представляет собой подземное кольцо протяжённостью около 27 километров. Внутри него пучки протонов разгоняются почти до скорости света и направляются навстречу друг другу. Во время столкновений энергия движения протонов превращается в новые частицы. Большинство из них нестабильны и распадаются практически сразу. Огромные детекторы, окружающие точки столкновения, регистрируют продукты этих распадов. В новом анализе участвовали две крупнейшие экспериментальные группы — ATLAS и CMS. Это независимые детекторы и международные научные коллаборации. Возможность сравнить их результаты особенно важна: если два разных эксперимента обнаруживают сходный эффект, вероятность случайной ошибки уменьшается. Исследователи изучали распады бозона Хиггса. Бозон Хиггса был открыт на Большом адронном коллайдере в 2012 году. Его существование связано с полем Хиггса, взаимодействие с которым участвует в формировании масс фундаментальных частиц. Бозон Хиггса нестабилен. После воз