作为LHC一部分的ATLAS探测器，处在地下100米，测量高能粒子的各类性质，图片来源是Brice/欧洲核子研究中心，科学家首次观测到夸克间量子纠缠，这是粒子相互交错、丧失各自特性，进而无法再单独描绘的状态，瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心（CERN）取得的此项成果，有为进一步探寻高能粒子里量子信息开启大门的可能。几十年来，人们持续在测量如电子、光子这类粒子的纠缠现象，此类微妙现象于安静且低能量的环境里最易于测量，像存放量子计算机的超冷冰箱之中。然而粒子碰撞相对是嘈杂且高能量的，这致使在其碎片内测量纠缠变得愈发困难，恰似在摇滚音乐会上听悄悄话那般。物理学家为了在CERN的大型强子对撞机也就是LHC上观察纠缠现象，借助ATLAS探测器也就是超环面仪器实验，分析了大约100万对顶夸克以及反顶夸克，它们是已知最重的基本粒子还有其反物质对应物。他们发现了纠缠的关键证据，还在9月18日的《自然》上对其做了详细描述。在预印本平台arXiv于6月公布的一份报告里，负责LHC的另一个主要探测器CMS也就是紧凑渺子线圈的物理学家，也证实的这一纠缠观测结果。来自美国普渡大学，从事CMS分析的粒子物理学家Negro称，这着实极具趣味，鉴于此乃头一回借助LHC于最高能量状况下探究纠缠。科学家对于顶夸克对可实现纠缠一事毫无疑虑。多年以前，美国芝加哥大学的实验物理学家Yoav Afik以及西班牙马德里康普顿斯大学的凝聚态物理学家Juan Munoz de Nova曾就能否于对撞机上观测到纠缠展开探讨。他们构思出一种凭借顶夸克测定纠缠的办法，且最终以论文的形式予以发表。碰撞后的质子所产生的顶夸克以及反顶夸克对，其寿命极其短暂，仅仅持续10至25秒，之后哪个物理学家，它们会衰变成寿命相对更长的粒子。在此之前的研究发现，在它们短暂的生命周期里面，顶夸克能够进行自旋，这是一种类似于角动量的量子特性。于是，Afik和Munoz de Nova便定义了一个参数D来描述自旋的程度。要是D小于-1/3，那么顶夸克将会被纠缠。英国格拉斯哥大学的实验物理学家James一同参与了ATLAS的分析。他指出，夸克的确是不乐意被分开的，因而仅仅在10 - 24秒之后，夸克们就已然开始彼此混合起来，进而形成强子物业经理人，诸如质子以及中子。然而顶夸克衰变的速度是极快的，快到完全不存在时间去“强子化”，并且通过混合而失去其自旋方面的信息，而这些信息全部都被“转移到其衰变的粒子上”。这就意味着研究人员能够反向去测量衰变产物的性质，并且据此推断上一代顶夸克的性质，其中就涵盖自旋这个方面。在针对顶夸克自旋展开实验测量之后，研究小组把实验结果跟理论预测进行了对比。但是，顶夸克产生的模型与探测器测量结果不符，顶夸克衰变的模型也与探测器测量结果不符。为应对不确定性，ATLAS的研究人员以一种方式开展了实验。为应对不确定性，CMS的研究人员以另一种方式开展了实验。CMS团队发现，在分析里添加“拓扑子”，“拓扑子”是一种处于顶夸克和反顶夸克结合在一起状态的假设情况，它有助于理论和实验更好地达成一致。最后，这两个实验都轻松地达到了-1/3的纠缠极限，ATLAS测量的D值为-0.537，CMS测量的D值为-0.480。对顶夸克纠缠成功予以观测，能够让研究人员对顶夸克物理学的理解得以加深，还可为未来的高能纠缠测试铺就道路。甚至能够借助希格斯玻色子等别的粒子去开展贝尔测试哪个物理学家，这可是一种更为严苛的纠缠探测。Afik讲，顶夸克实验也许会使物理学家的想法发生改变，此项研究是值得耗费时间去完成的。毕竟，纠缠乃是量子力学的基石，而且已经被一次次证实了。补充表示：“人们已认识到，现在能够运用强子对撞机以及其他类型的对撞机来进行这些测试。”关于相关论文的信息。