Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinde (CERN) yürütülen son çalışmalar, parçacık fiziğinde önemli bir eşiğin aşıldığını gösteriyor. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki deneyler sonucunda, Higgs bozonunun bozunmasıyla ortaya çıkan Z bozonları arasında kuantum dolanıklığına dair güçlü kanıtlar elde edildi. Bu bulgu, alana ilişkin teorik beklentileri doğrularken, kuantum mekaniğinin en garip olgularından birinin bu kez bir bozon çifti üzerinde gözlemlenmesini sağladı.
Z bozonlarının diğer parçacıklardan farkı, üç farklı dönüş (spin) durumuna sahip olmalarıdır. Bu özellik, onları kuantum bilgi biliminde ‘qutrit’ olarak sınıflandırılan parçacıklar yapar. Daha önceki benzer ölçümler, yalnızca iki durumlu ‘qubit’ olan üst kuark çiftleri üzerinde yapılmıştı; bu nedenle mevcut sonuç, ilk kez üç durumlu temel parçacıklar arası dolanıklığın ölçülmesi açısından tarihi bir ilk niteliği taşıyor.
Deneyin teknik zorlukları oldukça yüksek seviyede. Higgs bozonunun kütlesi, iki gerçek Z bozonu üretecek kadar enerji barındırmadığı için, oluşan çiftlerden biri ‘sanal parçacık’ durumunda kalıyor. Fizikte sanal parçacıkların doğası ve dolanıklığa katılıp katılamayacağı konusu uzun süredir tartışma konusu olmuştur; bu yeni veriler, sanal Z bozonunun da dönme bilgisi taşıyarak dolanıklık durumuna girebildiğine işaret ediyor. Ayrıca Z bozonlarının ölçülemeden ömürlerinin sona ermesi nedeniyle, bilim insanları dolaylı yoldan oluşan dört leptonun izlerini izleyerek ana parçacıkların spin durumlarını yeniden oluşturmak zorunda kaldı.
ATLAS iş birliği tarafından toplanan veriler üzerinde yapılan analizler, yaklaşık 400 olay üzerinden hesaplamalar gerçekleştirilmesine olanak tanıdı. Elde edilen istatistiksel anlamlılık değeri 4,7 sigma olarak ölçüldü. Parçacık fiziğinde kesin bir keşif olarak kabul edilmek için genellikle 5 sigma eşiğinin aşılması gerekir; bu nedenle sonuç henüz kesin bir keşif olarak ilan edilmese de, Z bozonları arasındaki kuantum dolanıklığının varlığına dair son derece güçlü bir kanıt niteliği taşıyor. Bu bulgu, Higgs alanının parçacık evrenimizdeki rolüne dair anlayışımızı derinleştirebilecek önemli bir gelişme olarak kayıtlara geçti.
