观测到的最高能量下的“顶夸克”之间的量子纠缠  

欧洲核子研究中心的研究人员成功观察到了“顶夸克”与最高能量之间的量子纠缠。这一发现于 2023 年 XNUMX 月首次报道，随后通过第一次和第二次观察得到证实。大型强子对撞机 (LHC) 产生的“顶夸克”对被用作研究纠缠的新系统。 

“顶夸克”是最重的基本粒子。它们迅速衰变，将其自旋转移到衰变粒子上。顶夸克的自旋方向是通过观察衰变产物推断出来的。  

研究小组在能量为13兆电子伏（1 TeV=10¹²  这是首次观测到一对夸克（顶夸克和反顶夸克）之间的纠缠，也是迄今为止最高能量的纠缠观测。 

高能量子纠缠在很大程度上仍未得到探索。这一进展为新的研究铺平了道路。  

在量子纠缠粒子中，一个粒子的状态依赖于其他粒子，与距离和分隔它们的介质无关。一个粒子的量子态不能独立于纠缠粒子群中其他粒子的状态来描述。一个粒子的任何变化都会影响其他粒子。例如，来自π介子衰变的电子和正电子对是纠缠的。它们的自旋必须加起来等于π介子的自旋，因此通过了解一个粒子的自旋，我们就知道另一个粒子的自旋。  

2022年，诺贝尔物理学奖授予阿兰·阿斯派克特（Alain Aspect）、约翰·F·克劳泽（John F. Clauser）和安东·泽林格（Anton Zeilinger），以表彰他们在纠缠光子实验方面的贡献。 

量子纠缠已在多种系统中被观察到。它已在密码学、计量学、量子信息和量子计算等领域得到应用。 

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参考文献：  

1. CERN。新闻稿——CERN 的 LHC 实验观察到迄今为止最高能量的量子纠缠。18 年 2024 月 XNUMX 日发布。可访问 https://home.cern/news/press-release/physics/lhc-experiments-cern-observe-quantum-entanglement-highest-energy-yet  

2. ATLAS 合作组。在 ATLAS 探测器上观测顶夸克的量子纠缠。《自然》633，542–547（2024 年）。 https://doi.org/10.1038/s41586-024-07824-z 

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基本粒子  – 快速浏览

基本粒子根据自旋不同，分为费米子和玻色子。

[一种]。 费米子的自旋为奇数半整数值（½、3/2、5/2、……）。这些是 物质粒子 由所有夸克和轻子组成。   – 遵循费米-狄拉克统计数据，   – 有半奇数自旋   – 遵守泡利不相容原理，即两个相同的费米子不能占据相同的量子态或空间中相同的位置，并且具有相同的量子数。它们不能同时以相同的方向旋转，但可以以相反的方向旋转   费米子包括所有的夸克和轻子，以及所有由奇数个夸克和轻子组成的复合粒子。  – 夸克 = 六个夸克（上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克）。  – 结合形成质子和中子等强子。 – 在强子外部无法被观察到。   – 轻子 = 电子 + μ 子 + τ 子 + 中微子 + μ 子中微子 + τ 子中微子。    – “电子”、“上夸克”和“下夸克”是宇宙中一切事物的三个最基本组成部分。   – 质子和中子不是基本粒子，而是由“上夸克”和“下夸克”组成，因此 复合颗粒。质子和中子各由三个夸克组成——一个质子由两个“上”夸克和一个“下”夸克组成，而一个中子则包含两个“下”夸克和一个“上”。 “上”和“下”是夸克的两种“味”，或种类。  – 重子 是由三个夸克组成的复合费米子，例如质子和中子是重子  – 强子 仅由夸克组成，例如重子是强子。

[乙]。 玻色子的自旋为整数值（0、1、2、3……）   – 玻色子遵循玻色-爱因斯坦统计；具有整数自旋。   – 以...命名 Satyendra Nath Bose (1894–1974)，他与爱因斯坦共同发展了玻色子气体统计热力学的主要思想。   – 不遵循泡利不相容原理，即两个相同的玻色子可以占据相同的量子态或空间中的相同位置，具有相同的量子数。它们都可以沿相同方向旋转，   – 基本玻色子包括光子、胶子、Z 玻色子、W 玻色子和希格斯玻色子。希格斯玻色子的自旋为 0，而规范玻色子（即光子、胶子、Z 玻色子和 W 玻色子）的自旋为 1。

[C] 复合颗粒 – 复合粒子可以是玻色子或费米子，具体取决于其成分。  – 所有由偶数个费米子组成的复合粒子都是玻色子（因为玻色子具有整数自旋，而费米子具有奇数半整数自旋）。   – 所有介子都是玻色子（因为所有 介子 由相等数量的夸克和反夸克组成）。 – 质量数为偶数的稳定原子核是玻色子，例如氘、氦-4、碳-12 等。  – 复合玻色子也不遵循泡利不相容原理。   – 处于同一量子态的几个玻色子合并形成“玻色-爱因斯坦凝聚体 （商务英语）”

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