En los experimentos realizados en el Large Hadron Collider (LHC), se ha observado por primera vez el entrelazamiento cuántico de los quarks top, las partículas elementales más pesadas conocidas hasta ahora.
Este fenómeno se ha detectado a niveles energéticos extremadamente altos, superando en doce órdenes de magnitud las energías típicas de los experimentos estándar de entrelazamiento. Los primeros resultados, obtenidos del experimento ATLAS el año pasado, fueron posteriormente confirmados por el Compact Muon Solenoid (CMS), otro detector del LHC.
Ambos detectores han documentado un entrelazamiento de espín entre pares de quarks top, con una significancia estadística superior a cinco desviaciones estándar, confirmando que se trata de un verdadero descubrimiento, no de un fenómeno casual. Andreas Hoecker, portavoz de ATLAS, ha subrayado que la física de partículas está profundamente entrelazada con los principios de la mecánica cuántica, y la observación del entrelazamiento en un sistema de partículas tan nuevo, a energías tan altas, representa un logro excepcional.
Este descubrimiento abre nuevas vías para explorar más a fondo este misterioso fenómeno, a medida que los datos de los experimentos se vuelven cada vez más abundantes. El entrelazamiento cuántico es un estado en el que dos o más partículas están vinculadas de tal manera que el estado de una influye inmediatamente en la otra, independientemente de la distancia que las separa.
Aunque contraintuitivo, esto no viola las leyes de la física, ya que no implica una transferencia de información más rápida que la luz; el cambio de estado es simplemente instantáneo. Enfocándose en los quarks top, estos son partículas fundamentales similares a los quarks up que componen los protones y neutrones presentes en los átomos.
Sin embargo, los quarks top tienen una masa mucho mayor, comparable a la de una molécula de cafeína, y son extremadamente inestables, decayendo en apenas 5×10−25 segundos, un tiempo increíblemente breve en comparación con la escala cósmica. A pesar de su brevísima existencia, el estudio del decaimiento de los quarks top es esencial, ya que proporciona información sobre otras partículas fundamentales.
En el análisis realizado por el equipo del CMS, se estudió la formación de pares de quarks top con alto momento angular.
Estos pares no podrían haberse intercambiado información de manera tradicional sin violar el principio de causalidad (que impone el límite de la velocidad de la luz), pero el entrelazamiento estaba presente, como lo predice la teoría cuántica. Esta observación proporciona nuevas bases para investigar los límites extremos de la física cuántica y el Modelo Estándar de las partículas, abriendo la puerta a nuevas pruebas experimentales.
Como explicó Patricia McBride, portavoz del CMS, medir el entrelazamiento y otros conceptos de la mecánica cuántica en nuevos sistemas de partículas a niveles energéticos nunca antes alcanzados permite explorar el Modelo Estándar desde nuevas perspectivas, buscando signos de física que podrían ir más allá de la comprensión actual.
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