當(dāng)高能光子撞擊質(zhì)子時(shí)，次級(jí)粒子會(huì)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(gè)國際物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)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(gè)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(duì)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(píng)論快報(bào)》雜志上發(fā)表的一篇論文中，一個(gè)國際物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)光子和質(zhì)子之間的碰撞糾纏進(jìn)行了補(bǔ)充分析，其中二次粒子(強(qiáng)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(huì)發(fā)生糾纏?如果是，糾纏是否也是最大的?

簡而言之：當(dāng)不同量子物體的某些特征的值相關(guān)時(shí)，物理學(xué)家就會(huì)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(gè)面，當(dāng)它落下時(shí)，它可以以相同的概率取兩個(gè)互斥值(正面或反面)之一。如果同時(shí)拋擲兩枚硬幣時(shí)，我們總是只獲得兩個(gè)不同的結(jié)果(正面和反面)或兩個(gè)相同的結(jié)果(兩個(gè)正面或兩個(gè)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?yàn)闆]有任何價(jià)值會(huì)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(huì)不同。我們并不總是觀察到相同的兩種組合，但有時(shí)也會(huì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中看到，當(dāng)我們看到它時(shí)，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(qiáng)相互作用的粒子(所謂的強(qiáng)子)。每當(dāng)我們無法預(yù)測(cè)在給定碰撞中會(huì)產(chǎn)生多少強(qiáng)子時(shí)，我們就會(huì)處理質(zhì)子的最大糾纏態(tài)，”庫塔克教授解釋道。

早期對(duì)質(zhì)子內(nèi)部最大糾纏的研究解決了上述情況，其中強(qiáng)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(shí)驗(yàn)中很容易發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致次級(jí)粒子在幾乎所有方向上發(fā)散(即涉及質(zhì)子運(yùn)動(dòng)主要方向的方向)。

“然而，眾所周知，大約每十次碰撞都會(huì)發(fā)生不同的情況：在碰撞點(diǎn)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(dāng)前量子糾纏研究的中心，”庫塔克教授補(bǔ)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(cè)器中作為碰撞效應(yīng)觀察到的次級(jí)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(dāng)在光子和部分子之間的碰撞期間，事實(shí)證明該部分子是波默子的一部分時(shí)，碰撞不會(huì)產(chǎn)生在探測(cè)器覆蓋的整個(gè)角度范圍內(nèi)發(fā)散的強(qiáng)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(cè)器將保持沉默。

國際物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)證明，在涉及波默子的碰撞過程中，質(zhì)子內(nèi)部也會(huì)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(dāng)涉及波默子時(shí)，最大糾纏出現(xiàn)在稍高的能量處。