Los f\u00edsicos han observado por primera vez el entrelazamiento cu\u00e1ntico entre quarks (los componentes b\u00e1sicos de los protones y neutrones). Este descubrimiento, realizado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, cerca de Ginebra (Suiza), marca una nueva frontera en el estudio de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y abre las puertas a la exploraci\u00f3n de c\u00f3mo se comporta la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica en entornos de alta energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Durante d\u00e9cadas, el entrelazamiento cu\u00e1ntico ha sido un fen\u00f3meno muy estudiado. Describe un estado en el que dos part\u00edculas, sin importar la distancia entre ellas, se vinculan tan profundamente que sus destinos est\u00e1n entrelazados. Por ejemplo, dos electrones entrelazados permanecen conectados de modo que cuando se mide el esp\u00edn de uno y se descubre que est\u00e1 \u201carriba\u201d, el otro, incluso a a\u00f1os luz de distancia, tendr\u00e1 simult\u00e1neamente un esp\u00edn \u201cabajo\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, hasta ahora, el entrelazamiento se ha observado principalmente en entornos de baja energ\u00eda, lugares donde las condiciones tranquilas facilitan las mediciones delicadas. Detectarlo en las ca\u00f3ticas consecuencias de las colisiones de protones en el LHC, donde los niveles de energ\u00eda se disparan, es un desaf\u00edo mucho mayor.<\/p>\n\n\n\n
Rompiendo la barrera de las altas energ\u00edas Giulia Negro, una f\u00edsica de la Universidad de Purdue que trabaj\u00f3 en un an\u00e1lisis paralelo con el detector CMS del CERN, expres\u00f3 su entusiasmo por el descubrimiento. “Es realmente interesante porque es la primera vez que se puede estudiar el entrelazamiento a las energ\u00edas m\u00e1s altas posibles obtenidas con el LHC”, dijo a Nature.<\/p>\n\n\n\n Aunque puede que a los f\u00edsicos no les sorprenda que los quarks puedan estar entrelazados (despu\u00e9s de todo, la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, la teor\u00eda que gobierna las part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as del universo, predice esto), el descubrimiento es muy significativo.<\/p>\n\n\n\n \u201cRealmente no esperas romper la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, \u00bfverdad?\u201d, dijo Juan Aguilar-Saavedra, un f\u00edsico te\u00f3rico de Madrid. \u201cTener un resultado esperado no debe impedirte medir cosas que son importantes\u201d.<\/p>\n\n\n\n \u00bfPor qu\u00e9 quarks top? Una raz\u00f3n por la que los quarks top eran ideales para este estudio es su corta vida \u00fatil. A diferencia de los quarks m\u00e1s ligeros, que se combinan r\u00e1pidamente con otros para formar part\u00edculas m\u00e1s grandes como protones y neutrones, los quarks top se desintegran tan r\u00e1pidamente que conservan su informaci\u00f3n de esp\u00edn. Esto permiti\u00f3 a los investigadores trabajar hacia atr\u00e1s a partir de los productos de desintegraci\u00f3n para inferir las propiedades de los quarks originales. Los equipos de ATLAS y CMS compararon sus datos experimentales con modelos te\u00f3ricos y descubrieron que ambos cumpl\u00edan f\u00e1cilmente el umbral matem\u00e1tico del entrelazamiento.<\/p>\n\n\n\n Implicaciones para el futuro Los autores esperan que este \u00e9xito cambie la forma en que los f\u00edsicos ven el potencial de los colisionadores de part\u00edculas. Despu\u00e9s de todo, el entrelazamiento ha sido confirmado desde hace mucho tiempo en sistemas de baja energ\u00eda. Pero ahora que el fen\u00f3meno ha sido comprobado en el caos de alta energ\u00eda del LHC, hay todo un nuevo reino de fen\u00f3menos cu\u00e1nticos esperando ser explorado. Este avance se\u00f1ala un nuevo y apasionante cap\u00edtulo en el estudio del entrelazamiento cu\u00e1ntico y podr\u00eda ser el comienzo de una comprensi\u00f3n m\u00e1s profunda de las part\u00edculas m\u00e1s fundamentales del universo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El experimento en el CERN se llev\u00f3 a cabo en el detector ATLAS. Aqu\u00ed los f\u00edsicos analizaron datos de aproximadamente un mill\u00f3n de pares de quarks top y anti-top. Estas son las part\u00edculas elementales m\u00e1s pesadas conocidas y sus contrapartes de antimateria. Estos quarks existen solo brevemente antes de desintegrarse en otras part\u00edculas, y viven solo 10-25<\/sup> segundos (cero coma 25 decimales de segundo). A pesar de su naturaleza ef\u00edmera, los cient\u00edficos encontraron evidencia clara de entrelazamiento cu\u00e1ntico. Los resultados se publicaron en la revista Nature<\/a>\u00a0en septiembre.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>La idea de medir el entrelazamiento en quarks top surgi\u00f3 de una conversaci\u00f3n informal entre dos f\u00edsicos, Yoav Afik y Juan Mu\u00f1oz de Nova, hace varios a\u00f1os. Se preguntaron si era posible detectar el entrelazamiento cu\u00e1ntico en el entorno de alta energ\u00eda del LHC. Su lluvia de ideas finalmente condujo a un m\u00e9todo para medir los espines de los quarks top y determinar si esos espines estaban entrelazados.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Esta observaci\u00f3n de quarks entrelazados podr\u00eda cambiar la forma en que los cient\u00edficos abordan la f\u00edsica de alta energ\u00eda. Incluso podr\u00eda allanar el camino para pruebas m\u00e1s rigurosas de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. Por ejemplo, los investigadores pueden utilizar el esquivo bos\u00f3n de Higgs para realizar una prueba de Bell, un experimento de referencia para investigar el entrelazamiento.<\/p>\n\n\n\n