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O emaranhamento quântico em quarks superiores foi demonstrado, de acordo com físicos do CERN que afirmam que a descoberta oferece novos insights sobre o comportamento das partículas fundamentais e suas interações a distâncias que não podem ser alcançadas pela comunicação à velocidade da luz.
A pesquisa, liderada pelo professor da Universidade de Rochester Regina Deminaestende o fenômeno conhecido como “ação assustadora à distância” às partículas mais pesadas reconhecidas pelos físicos e oferece novos insights importantes sobre a mecânica quântica de alta energia.
Descobertos inicialmente há quase três décadas, os quarks top são as partículas elementares mais massivas já observadas. A massa destas partículas únicas origina-se do seu acoplamento ao bóson de Higgs, a famosa partícula prevista em teoria a respeito da unificação das interações fracas e eletromagnéticas. De acordo com o Modelo Padrão da física de partículas, esse acoplamento é o maior que ocorre na escala das interações fracas e acima dela.
No passado, emaranhamento quântico foi observado em partículas estáveis, incluindo elétrons e fótons. Na sua nova investigação, Demina e a sua equipa demonstram o emaranhamento entre os quarks top instáveis e os seus homólogos de antimatéria, revelando correlações de spin que ocorrem ao longo de distâncias que se estendem para além da transferência de informação à velocidade da luz.
As descobertas apresentam novos desafios aos modelos existentes e expandem a nossa compreensão do comportamento das partículas em energias extremas.
O experimento foi conduzido no Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (CERN) como parte da Colaboração Compact Muon Solenoid (CMS). O CERN abriga o famoso Large Hadron Collider (LHC), um dispositivo que impulsiona partículas de alta energia a velocidades próximas às da luz através de uma trilha subterrânea de 27 quilômetros.
Dada a quantidade de energia necessária para a produção de quarks top, tais processos só podem ser alcançados em instalações como o CERN. Os resultados do estudo recente de Demina podem ajudar a esclarecer por quanto tempo o emaranhado persiste, bem como se ele pode ser estendido a partículas “filhas” ou produtos de decomposição. A pesquisa também pode ajudar a determinar se o emaranhado entre as partículas pode ser quebrado.
Atualmente, acredita-se que o universo estava em um estado emaranhado após seu estágio inicial de rápida expansão. A revelação do emaranhamento nos quarks superiores pode ajudar cientistas como Demina a compreender melhor que factores podem ter contribuído para que a ligação quântica no nosso mundo diminuísse ao longo do tempo, levando, em última análise, ao estado em que a nossa realidade existe hoje.
Além disso, os resultados do experimento podem ter aplicações na crescente área da ciência da informação quântica. Embora os quarks superiores não sejam adequados para utilização em computadores quânticos, as descobertas recentes podem, no entanto, ser úteis para fornecer aos investigadores uma melhor compreensão das suas propriedades de emaranhamento, o que também pode esclarecer como as ligações quânticas são mantidas ou interrompidas.
Em última análise, as novas descobertas tornadas possíveis pelo CERN poderão desafiar a nossa atual compreensão amplamente aceite da mecânica quântica, ao mesmo tempo que estabelecem o ritmo para futuros estudos de fenómenos quânticos que podem ajudar a adicionar peças que faltam ao puzzle das nossas origens cósmicas e das leis fundamentais que governam a realidade.
Micah Hanks é o editor-chefe e cofundador do The Debrief. Ele pode ser contatado por e-mail em micah@thedebrief.org. Acompanhe seu trabalho em micahhanks.com e em X: @MicahHanks.
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