ข้อมูล LHC บ่งชี้ว่าควาร์กและกลูออนของอนุภาคย่อยของอะตอมมีลิงก์ สล็อตเว็บตรง แตกง่าย แปลก ๆ โปรตอนมีความซับซ้อน อนุภาคย่อยของอะตอมประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่าควาร์กและกลูออน ตอนนี้ ข้อมูลจาก Large Hadron Collider บอกเป็นนัยว่าองค์ประกอบของโปรตอนไม่ได้ทำงานอย่างอิสระ แต่กลับถูกผูกไว้โดยลิงก์ควอนตัมที่เรียกว่า entanglementนักฟิสิกส์สามคนรายงานในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 26 เมษายนที่ arXiv.org
ก่อนหน้านี้ได้มีการตรวจสอบการพัวพันของควอนตัมในระดับที่ใหญ่กว่าโปรตอนมาก
ในการทดลอง อนุภาคที่พัวพันดูเหมือนจะมีอิทธิพลต่อกันและกันในทันที บางครั้งถึงแม้จะแยกจากกันด้วยระยะทางที่ไกลถึงหลายพันกิโลเมตร ( SN: 8/5/17, p. 14 ) แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะสงสัยว่าพัวพันเกิดขึ้นภายในโปรตอน แต่สัญญาณของปรากฏการณ์นั้นไม่ได้ถูกแสดงให้เห็นโดยการทดลองภายในอนุภาค ซึ่งมีขนาดประมาณหนึ่งในล้านล้านของมิลลิเมตร
นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Piet Mulders จาก Vrije Universiteit Amsterdam ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าวว่า “แนวคิดคือ นี่คืออนุภาคกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งหากคุณมองเข้าไปข้างใน … มันเข้าไปพัวพันกับมันเอง”
ในการศึกษาครั้งใหม่ ทีมวิจัยได้วิเคราะห์การชนกันของโปรตอน ซึ่งถูกเร่งด้วยความเร็วสูงและชนเข้าด้วยกันที่ Large Hadron Collider ในเจนีวา นักวิจัยได้ศึกษาเอนโทรปีที่เกิดจากพัวพันภายในโปรตอนโดยใช้ข้อมูลจากการทดลอง CMS ที่นั่น เอนโทรปีเป็นคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับจำนวนสถานะที่เป็นไปได้ที่ระบบสามารถรับได้ในระดับจุลภาค การเปรียบเทียบคือสำรับไพ่: สำรับที่สับไพ่มีหลายวิธีที่สามารถสั่งซื้อได้ ในขณะที่สำรับที่สั่งมีเพียงหนึ่งสำรับ ดังนั้นไพ่ที่มีสัญญาณรบกวนจะมีเอนโทรปีที่สูงกว่า
หากมีการพัวพันอยู่ภายในโปรตอน จะมีเอนโทรปีเพิ่มเติมอันเป็นผลมาจากการเชื่อมโยงเหล่านั้น เอนโทรปีนั้นสามารถถูกล้อออกได้โดยการนับจำนวนอนุภาคที่เกิดขึ้นในการชนแต่ละครั้ง ปริมาณของเอนโทรปีที่นักวิจัยพบว่าเห็นด้วยกับที่คาดไว้โดยสมมติว่าควาร์กและกลูออนถูกพันกัน นักฟิสิกส์รายงานในบทความของพวกเขา ซึ่งขณะนี้กำลังรอการตรวจสอบจากเพื่อนก่อนที่จะตีพิมพ์ในวารสาร
นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Stefan Floerchinger จากมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กในเยอรมนีซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าวว่าข้อบ่งชี้ของการพัวพันยังไม่เป็นที่แน่ชัด เพื่อยืนยันการพัวพันโดยเด็ดขาด จำเป็นต้องมีการทดสอบที่เข้มงวดเพื่อแยกแยะคำอธิบายที่เป็นไปได้อื่นๆ ออก แต่เขากล่าวว่าการศึกษาของนักวิจัยเป็น “มากกว่าที่เปิดประตู” และอาจนำไปสู่การวิจัยเพิ่มเติมที่สามารถชี้แจงฟิสิกส์ภายในของโปรตอนได้
ปริศนาข้อหนึ่งที่งานในอนาคตสามารถแก้ไขได้คือสาเหตุที่ควาร์กถูกกักขังอยู่ในอนุภาคขนาดใหญ่เสมอ และไม่เคยเห็นด้วยตัวของมันเอง การกักขังนั้นเป็น “ตัวอย่างสุดท้ายของการพัวพัน” นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Dmitri Kharzeev จาก Stony Brook University ในนิวยอร์ก ผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าว ควาร์ก “ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ในสภาพที่โดดเดี่ยว” เขากล่าว และเชื่อมโยงกับสหายของพวกมันเสมอ
แม้ว่าคุณสมบัติของควาร์กจะเป็นที่รู้จักกันดี
แต่ก็ไม่มีคำอธิบายทางคณิตศาสตร์พื้นฐานสำหรับมัน คาร์ซีฟหวังว่าการศึกษาการพัวพันควอนตัมในโปรตอนสามารถช่วยอธิบายปริศนานี้ได้
อาจจะไม่ช่วยให้กระจ่างเกี่ยวกับการโต้เถียงเกี่ยวกับวิธีที่ดีที่สุดในการตีความกลศาสตร์ควอนตัม ตามที่นักทฤษฎีวิทยาการคอมพิวเตอร์ Scott Aaronson ได้บันทึกไว้ในบล็อกของเขาเกี่ยวกับการค้นพบครั้งใหม่นี้ แต่บางทีมันอาจจะให้เบาะแสบางอย่างเกี่ยวกับธรรมชาติของอนันต์ นั่นอาจเป็นสิ่งที่ดีสำหรับบางสิ่งบางอย่าง บางทีอาจให้ความกระจ่างว่าอินฟินิตี้มีบทบาทสำคัญในความเป็นจริงหรือเป็นเพียงการสร้างอุดมคติทางคณิตศาสตร์เท่านั้น
ในอีกระดับหนึ่ง งานใหม่ได้ยกประเด็นที่น่าสนใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างคณิตศาสตร์กับโลกทางกายภาพ การมีอยู่ของควอนตัมพัวพันซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพ (น่าแปลกใจ) ทำให้นักคณิตศาสตร์สามารถแก้ปัญหาที่ดูเหมือนจะเป็นเรื่องทางคณิตศาสตร์อย่างเคร่งครัด สงสัยว่าเหตุใดฟิสิกส์จึงช่วยคณิตศาสตร์อาจเป็นเรื่องสนุกพอๆ กับการพิจารณาประสิทธิภาพที่ไร้เหตุผลของคณิตศาสตร์ในการช่วยฟิสิกส์ บางทีแม้แต่วันหนึ่งจะอธิบายอีกวันหนึ่ง
หากปราศจากความเย็นนี้ มิวออนจะไม่ชนกันเมื่อมีการข้ามลำแสงสองลำของอนุภาค นักฟิสิกส์ Chris Rogers จาก Rutherford Appleton Laboratory ในเมือง Didcot ประเทศอังกฤษกล่าวว่า “ลำแสงกระจายเกินไปและมิวออนก็พลาดกัน” เป็นครั้งแรกที่ Rogers และเพื่อนร่วมงานได้สาธิตการระบายความร้อนของมิวออน
มิวออนสลายตัวเป็นอนุภาคอื่นๆ ในเวลาประมาณสองล้านวินาที นักฟิสิกส์ Nadia Pastrone จากสถาบัน National Institute for Nuclear Physics ในอิตาลีกล่าวว่า “เป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องหาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการทำให้มิวออนเหล่านี้เย็นลงอย่างรวดเร็ว” ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้
ในการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วนั้น นักวิจัยจะส่งมิวออนผ่านวัสดุ ทำให้มิวออนกระแทกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมในวัสดุ นั่นทำให้โมเมนตัมของมิวออนบางส่วนหายไปจากทุกทิศทาง จากนั้นนักวิจัยเร่งมิวออนทั้งหมดไปในทิศทางเดียวกันโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า การทำขั้นตอนนี้ซ้ำหลายครั้งจะทำให้ได้ลำแสงที่หนาแน่นและเป็นระเบียบ สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
