Ilustrace entanglementu dvou Z bosonů. Kredit: Daniel Dominguez/CERN.

Kvantové provázání čili entanglement je jedním z nejdivnějších konceptům, jaké se zrodily během překotného vývoje fyziky ve 20. století. Mnozí vědci včetně Alberta Einsteina se jen obtížně smiřovali s představou, že by něco takového mohlo reálně fungovat nebo se entanglementu alespoň posmívali. Současně ale stále roste počet experimentů, které jeho existenci potvrzují.

Detektor ATLAS v CERNu. Kredit:  2007–2026 CERN.

Teď k nim přibyl extrémní doklad entanglementu, který se objevil na srážeči LHC v evropském CERNu díky spolupráci týmů detektorů ATLAS a CMS. V jejich nejnovějších analýzách se objevily přesvědčivé doklady, že Z bosony vznikající při srážkách na LHC, mohou být kvantově provázané.

Částice mohou existovat současně v několika možných stavech. Pokud jsou dvě částice kvantově provázané, stav jedné z nich je spojen se stavem druhé, a to bez ohledu na vzdálenost, která je dělí. Což je velmi zvláštní. Není divu, že právě kvantové provázání vedlo Einsteina a jeho kolegy ke zpochybnění kvantové mechaniky. Domnívali se, že před měřením musí existovat nějaké skryté vlastnosti, které určují stav obou kvantových systémů. Podle všeho se ale mýlili.

Srážeč LHC v podzemním tunelu. Kredit:  2007–2026 CERN.

Většina experimentů prokazujících kvantové provázání se dosud týkala částic s nízkými energiemi. Kvantové provázání částic s extrémně vysokými energiemi, které vznikají při srážkách v LHC, jsou něco úplně jiného. Při tak vysokých energiích může kvantové provázání nabídnout další možnost, jak zkoumat Higgsův boson a jeho interakce s elementárními částicemi.

Odborníci detektorů ATLAS a CMS už dříve hledali známky kvantového provázání u krátce žijících částic vznikajících při vysokoenergetických srážkách na LHC. Před několika lety, jak jsme psali i na OSLU, dokonce pozorovali kvantové provázání top kvarků, tedy nejtěžších ze všech známých elementárních částic.

Početné badatelské týmy nedávno s využitím dat detektorů ATLAS a CMS analyzovaly rozpady Higgsova bosonu a nalezly první doklady kvantového provázání mezi dvěma Z bosony. Tyto velmi těžké částice jsou přitom nositeli slabé jaderné síly. Zkoumání toho, zda mohou být Z bosony kvantově provázané, může pomoci lépe porozumět téhle základní fyzikální interakci a jejímu chování při extrémně vysokých energiích.

Spuštění upgradovaného HiLumi LHC by mělo přinést nové zajímavé možnosti pro budoucí výzkum. Výrazný nárůst počtu srážek by mohl umožnit ještě podrobnější studium kvantového provázání i dalších kvantových jevů při energiích, jakých jsme dosud v laboratoři nedosahovali.

Video: ATLAS Z boson animation

Literatura

CERN 17. 9. 2026.

Physical Review Letters 137: 111804.