Vật chất từ “Hư vô”: Thí nghiệm va chạm tiết lộ chân không lượng tử tạo ra thực tại
Giới thiệu
Các nhà vật lý đã đưa ra bằng chứng thực nghiệm rõ ràng nhất cho đến nay rằng vật chất thực có thể xuất hiện trực tiếp từ chân không lượng tử. Sử dụng máy gia tốc va chạm ion nặng đầu tiên trên thế giới, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các cặp hạt ảo, tồn tại trong thời gian ngắn bên trong không gian “trống rỗng” có thể sống sót sau các va chạm mạnh và trở thành vật chất thực, có thể đo được—đồng thời bảo toàn các tính chất lượng tử của chúng trong quá trình này.
Thí nghiệm đằng sau khám phá
• Được thực hiện bởi Nhóm hợp tác STAR tại Máy gia tốc va chạm ion nặng tương đối tính tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven.
• Các nhà nghiên cứu đã phân tích hàng triệu vụ va chạm proton-proton.
• Tập trung vào các hyperon lambda và các đối tác phản vật chất của chúng, antilambda.
• Những hạt này là các đầu dò lý tưởng vì spin lượng tử của chúng có thể được tái tạo từ các mô hình phân rã của chúng.
Từ chân không lượng tử đến các hạt thực
• Chân không lượng tử không trống rỗng; nó liên tục tạo ra các cặp hạt-phản hạt vướng mắc, tồn tại trong thời gian ngắn.
• Thông thường, các cặp ảo này biến mất trước khi chúng có thể được quan sát.
• Các vụ va chạm proton năng lượng cao cung cấp đủ năng lượng để chuyển đổi một số cặp quark-phản quark ảo thành các hạt thực.
• Khi các hạt lambda và antilambda được tạo ra gần nhau, spin của chúng được căn chỉnh hoàn hảo.
Tại sao sự căn chỉnh spin lại quan trọng
• Các cặp quark lạ-antiquark ảo trong chân không vốn dĩ có spin được căn chỉnh.
• Việc phát hiện sự căn chỉnh tương tự trong các cặp lambda-antilambda thực cho thấy mạnh mẽ nguồn gốc chung trong chân không lượng tử.
• Sự căn chỉnh biến mất khi các hạt hình thành cách xa nhau hơn, cho thấy các tương tác môi trường làm gián đoạn kết nối lượng tử.
• Đây là bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy sự vướng víu lượng tử trong chân không có thể tồn tại sau quá trình chuyển đổi thành vật chất thực.
Tại sao điều này lại quan trọng
Khám phá này liên kết toán học trừu tượng của chân không lượng tử với vật chất vật lý tạo nên vũ trụ. Nó cung cấp một cách mới để nghiên cứu cách các quark liên kết thành các hạt như proton và neutron, và cách hành vi lượng tử chuyển đổi thành vật lý cổ điển. Ngoài những hiểu biết cơ bản, kết quả còn có ý nghĩa đối với điện toán lượng tử, khoa học thông tin và các thí nghiệm trong tương lai tại các máy gia tốc thế hệ tiếp theo – đưa chúng ta đến gần hơn với việc hiểu cách “một cái gì đó” xuất hiện từ hư không rõ ràng.
Keith King
Ý kiến bạn đọc (0)