O ATLAS relata evidências de emaranhamento quântico entre um bóson Z real e um virtual associados ao decaimento de um bóson de Higgs. Emaranhamento é uma ligação entre estados quânticos que não podem ser descritos como propriedades independentes; nesse caso, a análise atribui significância de 4,7σ ao resultado.
O que o ATLAS relata sobre os bósons Z
O resultado envolve um par de bósons Z produzido quando um bóson de Higgs decai: um Z real e outro virtual. O Higgs tem massa aproximada de 125 GeV, enquanto um Z real tem cerca de 91 GeV. Dois Z reais somariam aproximadamente 182 GeV, mais do que a massa do Higgs. Por isso, nesse decaimento, um dos Z é virtual e tem massa efetiva menor.
Como os produtos do decaimento revelam os bósons
Os bósons Z vivem pouco e decaem antes de chegar ao detector. A análise do ATLAS reconstrói suas propriedades a partir dos produtos dessas desintegrações: pares de elétrons ou de múons. As direções em que essas partículas saem ajudam a inferir as propriedades dos Z, inclusive o estado de spin do Z virtual.
No vídeo em espanhol do IFT, o coautor do estudo Juan Antonio Aguilar-Saavedra afirma que o canal de quatro léptons ocorre aproximadamente uma vez a cada 10.000 eventos de Higgs. Léptons são partículas como elétrons e múons. Essa frequência ajuda a dimensionar a raridade do canal usado na análise.
O que significa a significância de 4,7σ
A significância relatada é de 4,7 desvios-padrão (4,7σ) para rejeitar a hipótese de que não há emaranhamento. Na física de partículas, 5σ é a convenção tradicional citada para classificar um resultado como observação. Assim, o ATLAS relata evidência forte de emaranhamento, abaixo desse patamar.
Por que o bóson Z é chamado de qutrit
O bóson Z tem spin 1 e três estados de spin possíveis. Na linguagem da informação quântica, um sistema com três estados é um qutrit; um sistema de dois estados é um qubit. O resultado também é descrito como a primeira evidência de emaranhamento entre qutrits formados por partículas elementares.
O que a análise diz sobre o Z virtual
O ATLAS infere indiretamente as propriedades do Z virtual a partir das partículas detectadas após o decaimento. A conclusão relatada diz respeito ao emaranhamento entre os estados dos dois bósons Z nesse processo. A questão sobre o estatuto das partículas virtuais como entidades independentes pertence à interpretação da física, não ao resultado experimental descrito.
