Une nouvelle approche de la sonde hadronisation via l’enchevêtrement quantique

Des études récentes en physique ont découvert que les quarks et les glluons à l’intérieur des protons, qui sont des particules subatomiques chargées positivement, présentent un enchevêtrement quantique maximal à des énergies élevées. L’intrication est un phénomène physique qui implique des corrélations entre des particules distantes qui ne peuvent pas être expliquées par les théories de la physique classique, entraînant l’état d’une particule influençant celle d’un autre.

Des chercheurs de l’Université Stony Brook et du Brookhaven National Laboratory ont récemment décidé de mieux comprendre ce que cette récente constatation pourrait signifier pour la hadronisation, le processus par lequel les quarks et les glluons forment des hadrons, qui peuvent être détectés expérimentalement. Leur article, publié dans Lettres d’examen physiqueintroduit une nouvelle approche pour sonder et étudier la hadronisation en tirant parti de l’enchevêtrement quantique.

“Notre étude est originaire de l’observation intrigante que la structure interne des protons à des énergies élevées présente un enchevêtrement quantique maximal”, a déclaré à Phys.org Charles Joseph Naim, l’auteur correspondant pour le journal.

“Ce concept suggère que les quarks et les gluons à l’intérieur d’un proton sont interconnectés de telle manière que l’état de l’un influence instantanément l’état d’une autre, quelle que soit la distance. Inspirée de ce phénomène, nous avons cherché à explorer ses implications pour la hadronisation, le processus par lequel les quarks et les glluons se transformaient en particules visibles détectées dans les expériences.”

L’objectif principal de cette étude récente de Naim et de ses collègues était de mieux comprendre comment l’enchevêtrement entre les quarks et les gluons dans les protons rapportés dans des études récentes influence la production de particules dans les collisions proton-proton. L’équipe s’est spécifiquement concentrée sur les jets, des pulvérisations étroites de particules résultant de collisions à haute énergie.

“Pour étendre notre compréhension de l’enchevêtrement maximal à la production de jet, nous avons analysé les données de la collaboration Atlas chez le grand collisionneur de hadron (LHC)”, a expliqué Naim. “Ces données ont fourni des informations sur la façon dont les particules sont produites et fragmentées dans les jets.

Dans leurs analyses, Naim et ses collègues ont comparé les prédictions théoriques dérivées en utilisant le cadre maximal d’enchevêtrement avec des données expérimentales collectées par le LHC au CERN, le plus grand accélérateur de particules dans le monde. Cela leur a permis de valider leur modèle théorique proposé et de déterminer si l’enchevêtrement quantique pouvait en fait être exploité pour sonder la hadronisation.

“L’une de nos résultats les plus importants est l’application réussie du concept d’enchevêtrement quantique maximal pour expliquer les modèles observés dans la production de jet”, a déclaré Naim. “Cette approche offre une nouvelle perspective sur la transition de la chromodynamique quantique perturbative à non perturbative (QCD), la théorie régissant les interactions des quarks et des glluons.”

Cette étude récente de Naim et de ses collègues pourrait bientôt éclairer les recherches futures explorant la nature quantique de la hadronisation. Finalement, ces efforts pourraient aider à dériver des prédictions plus précises pour les expériences de physique des particules, tout en améliorant l’interprétation des résultats futurs. L’équipe espère que l’enchevêtrement maximal observé conduira également à une compréhension de la confinement des couleurs, l’un des problèmes les plus difficiles de la science moderne.

“S’appuyant sur nos travaux actuels, nous prévoyons d’étudier plus avant le rôle de l’intrication quantique dans divers processus de hadronisation et éventuellement dans les noyaux”, a ajouté Naim. «Les recherches futures impliqueront l’analyse des données des expériences à venir dans des installations comme le collisionneur d’électron-ion (EIC), qui devrait fournir de nouvelles informations sur le comportement des quarks et des glluons dans différentes conditions.

“De plus, nous visons à développer des modèles plus sophistiqués incorporant des principes d’information quantique pour améliorer notre compréhension des mécanismes de production de particules.”

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