Запутанность Z-бозонов на БАК подтвердили: почему это меняет проверку бозона Хиггса

Физики из Оксфордского университета совместно с коллаборацией ATLAS получили убедительные свидетельства квантовой запутанности пар Z-бозонов, рождающихся при распаде бозона Хиггса. Работа опубликована в Physical Review Letters.

Квантовая запутанность — состояние, при котором две системы нельзя описать независимо друг от друга. Корреляции между запутанными частицами невозможно воспроизвести для разделимого квантового состояния, даже если частицы разнесены далеко. При этом передавать информацию или физическое воздействие быстрее света запутанность не позволяет.

Ранее запутанность демонстрировали для фотонов, электронов, захваченных ионов, а в последние годы — и для топ-кварков на коллайдерах. Новая работа стала первым измерением запутанности между спинами пары Z-бозонов.

Исследованные частицы возникали при распаде бозона Хиггса: он распадался на Z-бозон и виртуальный Z-бозон, которые затем распадались на пары электронов или мюонов. Для анализа использовали данные протон-протонных столкновений, зарегистрированных ATLAS при энергиях в системе центра масс 13 и 13,6 триллиона электронвольт.

Хотя Z-бозоны существуют чрезвычайно недолго, детектор ATLAS точно регистрирует оставшиеся после распада электроны и мюоны. По угловому распределению этих частиц исследователи измеряли величины, связанные с матрицей плотности спинового состояния исходной пары Z-бозонов.