Kollisioner av högenergipartiklar producerar "strålar" av kvarkar, antikvarkar eller gluoner. På grund av fenomenet som kallas inneslutning kan forskare inte direkt upptäcka kvarkar. Istället splittras kvarkarna från dessa kollisioner till många sekundära partiklar som kan detekteras.
Forskare tog nyligen upp jetproduktion med hjälp av kvantsimuleringar. De fann att de fortplantande strålarna kraftigt modifierar kvantvakuumet - kvanttillståndet med lägsta möjliga energi. Dessutom behåller de producerade kvarkarna kvantintrassling, kopplingen mellan partiklar över avstånd. Detta fynd, publicerat i Physical Review Letters , betyder att forskare nu kan studera denna förveckling i experiment.
Denna forskning utförde kvantsimuleringar som har upptäckt modifieringen av vakuumet av utbredningsstrålarna. Simuleringarna har också avslöjat kvantintrassling mellan jetplanen. Denna intrassling kan upptäckas i kärntekniska experiment. Arbetet är också ett steg framåt inom kvantinspirerad klassisk datoranvändning. Det kan resultera i skapandet av nya applikationsspecifika integrerade kretsar.
Kollisioner av högenergipartiklar producerar "jets" - kvarkar, antikvarkar eller gluoner som rör sig genom kvantvakuumet. På grund av inneslutningsegenskapen hos starka interaktioner detekteras kvarkar aldrig direkt utan fragmenteras istället till många sekundära partiklar.
Forskare har länge förväntat sig att när jetstrålar fortplantar sig genom det begränsande kvantvakuumet kommer de att modifiera det vakuumet. Forskare har också föreslagit att det ursprungliga kvark-antikvarkparet kan behålla kvantintrassling, åtminstone under en tid. Dessa problem kunde dock inte lösas tidigare på grund av bristen på lämpliga teoretiska och beräkningsverktyg.
Den situationen har förändrats med tillkomsten av kvantberäkningsmetoder.
Dessa långvariga problem inom kärnfysik har tagits upp av ett team av forskare från Stony Brook University och Brookhaven National Laboratory som samarbetar med datorföretaget NVIDIA. Deras resultat kan stimulera experimentellt arbete med att upptäcka intrassling vid Brookhaven National Lab och på andra håll.
Mer information: Adrien Florio et al, Nonperturbative Dynamics of Jet Production i realtid i Schwinger Model:Quantum Entanglement and Vacuum Modification, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.021902
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av US Department of Energy
