Evolução temporal do par quark-antiquark produzido por colisões de partículas de alta energia. O par separa-se no espaço, produzindo pares adicionais de quark-antiquark, mas ainda mantém o emaranhado quântico. Crédito:Florio A., et al. Dinâmica não perturbativa em tempo real da produção de jatos no modelo de Schwinger:emaranhamento quântico e modificação de vácuo. Cartas de revisão física 131, 021902 (2023). [DOI:10.1103/PhysRevLett.131.021902] Colisões de partículas de alta energia produzem “jatos” de quarks, antiquarks ou glúons. Devido ao fenômeno chamado confinamento, os cientistas não conseguem detectar diretamente os quarks. Em vez disso, os quarks destas colisões fragmentam-se em muitas partículas secundárias que podem ser detectadas.
Os cientistas abordaram recentemente a produção de jatos usando simulações quânticas. Eles descobriram que os jatos de propagação modificam fortemente o vácuo quântico – o estado quântico com a energia mais baixa possível. Além disso, os quarks produzidos retêm o emaranhamento quântico, a ligação entre partículas através de distâncias. Esta descoberta, publicada em Physical Review Letters , significa que os cientistas agora podem estudar esse emaranhado em experimentos.
Esta pesquisa realizou simulações quânticas que detectaram a modificação do vácuo pelos jatos em propagação. As simulações também revelaram emaranhamento quântico entre os jatos. Esse emaranhado pode ser detectado em experimentos nucleares. O trabalho também é um avanço na computação clássica de inspiração quântica. Isso pode resultar na criação de novos circuitos integrados para aplicações específicas.
Colisões de partículas de alta energia produzem “jatos” – quarks, antiquarks ou glúons movendo-se através do vácuo quântico. Devido à propriedade de confinamento das interações fortes, os quarks nunca são detectados diretamente, mas sim fragmentados em muitas partículas secundárias.
Os cientistas há muito esperam que, à medida que os jatos se propagam através do vácuo quântico confinante, eles modifiquem esse vácuo. Os cientistas também propuseram que o par inicial quark-antiquark pode reter o emaranhado quântico, pelo menos por algum tempo. No entanto, estes problemas não puderam ser resolvidos anteriormente devido à falta de ferramentas teóricas e computacionais adequadas.
Essa situação mudou com o advento dos métodos de computação quântica.
Esses problemas de longa data na física nuclear foram resolvidos por uma equipe de cientistas da Stony Brook University e do Brookhaven National Laboratory que está colaborando com a empresa de computação NVIDIA. Seus resultados podem estimular o trabalho experimental na detecção de emaranhamento no Laboratório Nacional de Brookhaven e em outros lugares.
Mais informações: Adrien Florio et al, Real-Time Nonperturbative Dynamics of Jet Production in Schwinger Model:Quantum Entanglement and Vacuum Modification, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.021902 Informações do diário: Cartas de revisão física
