當高能光子撞擊質(zhì)子時，次級粒子會發(fā)散，表明質(zhì)子內(nèi)部處于最大程度的糾纏。克拉科夫波蘭科學(xué)院核物理研究所參與的一個國際物理學(xué)家團隊剛剛證明，即使在波默子參與碰撞的情況下，質(zhì)子中也存在最大程度的糾纏。

十八個月前，研究表明質(zhì)子內(nèi)部的不同部分必須彼此最大限度地量子糾纏。這一成果是在克拉科夫波蘭科學(xué)院核物理研究所 (IFJ PAN) 的 Krzysztof Kutak 教授和墨西哥普埃布拉美洲大學(xué)的 Martin Hentschinski 教授的參與下取得的，是綜合考慮的結(jié)果。以及對高能光子與質(zhì)子中的夸克和膠子碰撞的觀察，并支持了迪米特里·哈爾澤夫(Dimitri Kharzeev)和尤金·萊文(Eugene Levin)教授幾年前提出的假設(shè)。

現(xiàn)在，在《物理評論快報》雜志上發(fā)表的一篇論文中，一個國際物理學(xué)家團隊對光子和質(zhì)子之間的碰撞糾纏進行了補充分析，其中二次粒子(強子)是通過稱為衍射深度非彈性散射的過程產(chǎn)生的。主要問題是：在這些情況下，夸克和膠子之間是否也會發(fā)生糾纏?如果是，糾纏是否也是最大的?

簡而言之：當不同量子物體的某些特征的值相關(guān)時，物理學(xué)家就會談?wù)撨@些物體之間的糾纏。量子糾纏在經(jīng)典世界中并未被觀察到，但其本質(zhì)很容易通過拋兩枚硬幣來解釋。每枚硬幣都有兩個面，當它落下時，它可以以相同的概率取兩個互斥值(正面或反面)之一。如果同時拋擲兩枚硬幣時，我們總是只獲得兩個不同的結(jié)果(正面和反面)或兩個相同的結(jié)果(兩個正面或兩個反面)，那么我們將處理量子糾纏的模擬。在這里，糾纏將是最大的，因為沒有任何價值會受到青睞——一枚硬幣處于正面或反面狀態(tài)的概率仍然是 50%。如果糾纏不是最大的，情況就會不同。我們并不總是觀察到相同的兩種組合，但有時也會觀察到另一種組合。

“在核物理學(xué)中，最大糾纏態(tài)的存在可以在實驗數(shù)據(jù)中看到，當我們看到它時，我們知道……我們一無所知。在電子與質(zhì)子的某些碰撞(稱為深度非彈性散射)中，質(zhì)子完全破裂，并產(chǎn)生許多受到強相互作用的粒子(所謂的強子)。每當我們無法預(yù)測在給定碰撞中會產(chǎn)生多少強子時，我們就會處理質(zhì)子的最大糾纏態(tài)，”庫塔克教授解釋道。

早期對質(zhì)子內(nèi)部最大糾纏的研究解決了上述情況，其中強子是在電子和質(zhì)子的深度非彈性散射中產(chǎn)生的。這種反應(yīng)在實驗中很容易發(fā)現(xiàn)，因為它們會導(dǎo)致次級粒子在幾乎所有方向上發(fā)散(即涉及質(zhì)子運動主要方向的方向)。

“然而，眾所周知，大約每十次碰撞都會發(fā)生不同的情況：在碰撞點后面，在某些角度間隔內(nèi)，根本看不到任何粒子。正是這樣的過程，我們稱之為衍射或排他生產(chǎn)，它們是我們當前量子糾纏研究的中心，”庫塔克教授補充道。

深層非彈性過程中的產(chǎn)生是光子與質(zhì)子中的部分子(夸克和膠子)相互作用的結(jié)果。在衍射產(chǎn)生的情況下，光子還與質(zhì)子中的部分子相互作用，但該部分子是更大結(jié)構(gòu)的一部分，稱為波默子。

膠子最重要的量子特征是它們的顏色(除了名字之外，它與我們?nèi)粘Ｉ钪兴赖念伾珶o關(guān))。在探測器中作為碰撞效應(yīng)觀察到的次級粒子是質(zhì)子中夸克和膠子交換色荷過程的結(jié)果。然而，膠子可以形成稱為波默子的束縛態(tài)，其中顏色相互中和。當在光子和部分子之間的碰撞期間，事實證明該部分子是波默子的一部分時，碰撞不會產(chǎn)生在探測器覆蓋的整個角度范圍內(nèi)發(fā)散的強子。相反，一些理論上能夠看到相關(guān)碰撞階段產(chǎn)生的粒子的探測器將保持沉默。

國際物理學(xué)家團隊證明，在涉及波默子的碰撞過程中，質(zhì)子內(nèi)部也會產(chǎn)生一種所有粒子都最大程度糾纏的狀態(tài)。然而，與之前分析的情況的差異是明顯的：當涉及波默子時，最大糾纏出現(xiàn)在稍高的能量處。