Quarks top: estudo atinge emaranhamento quântico com partículas mais pesadas

Em um novo estudo publicado na revista científica Nature, uma equipe de pesquisadores descreve a utilização do maior acelerador de partículas do mundo, o Large Hadron Collider (LHC), na Suíça, para identificar emaranhamentos em pares de quarks. 

Em um emaranhamento de objetos quânticos, eles permanecem conectados mesmo que estejam separados fisicamente por milhares de quilômetros. Ou seja, se você realizar medições em um desses objetos, o estado do outro será instantaneamente correlacionado segundo o tipo de emaranhamento. Antes, isso era apenas uma teoria, mas o conceito já foi demonstrado em fótons.

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A primeira vez que a ciência observou o emaranhamento quântico foi em meados da década de 1980, quando pesquisadores conseguiram demonstrar a conexão de fótons mesmo quando estavam separados. Desde então, a maioria dos experimentos envolvendo o fenômeno também foi reproduzida com átomos, partículas subatômicas e outros elementos mais leves. 

O emaranhamento é um dos conceitos mais importantes da mecânica quântica, portanto, ao estudar o fenômeno, os pesquisadores estão se aprofundando em uma área crucial para a ciência. A diferença do novo estudo é justamente o uso de quarks top, uma partícula elementar extremamente pesada. 

“O emaranhamento é uma característica fundamental da mecânica quântica, com aplicações em campos como metrologia, criptografia, informação quântica e computação quântica. Ele foi observado em uma ampla variedade de sistemas e escalas de comprimento, variando do microscópico ao macroscópico”, a introdução do estudo explica.

Emaranhamento quântico em quarks top

Os quarks são pequenas partículas que compõem os prótons e nêutrons, que formam os átomos, e, por sua vez, as moléculas são feitas de átomos. Ao todo, existem seis tipos de quarks, e o quark top é o sexto e mais pesado deles. Foi exatamente essa partícula elementar estudada no novo experimento de emaranhamento quântico no LHC.

Os pesquisadores utilizaram o detector ATLAS, no LHC, para observar o emaranhamento das partículas de maior energia já registrada. Eles explicam que as medições desse emaranhamento e de outros conceitos quânticos podem auxiliar na realização de testes do atual Modelo Padrão da Física de Partículas.

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"Embora a física de partículas esteja profundamente enraizada na mecânica quântica, a observação do emaranhamento quântico em um novo sistema de partículas e em energia muito mais alta do que era possível anteriormente é notável. Ele abre caminho para novas investigações sobre esse fenômeno fascinante, abrindo um rico menu de exploração à medida que nossas amostras de dados continuam a crescer", disse o porta-voz do ATLAS, Andreas Hoecker, em um comunicado oficial.

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