นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจดูภายในโปรตอนและค้นพบว่าควาร์กและกลูออนซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของพวกมันมีประสบการณ์-
อนุภาคที่พันกันเชื่อมต่อถึงกัน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงในอนุภาคหนึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอนุภาคอีกอนุภาคในทันที แม้ว่าอนุภาคเหล่านั้นจะถูกแยกจากกันด้วยระยะทางอันกว้างใหญ่ก็ตามว่าเป็น "การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล" แต่การทดลองในเวลาต่อมาได้พิสูจน์ว่าเอฟเฟกต์ที่แปลกประหลาดและทำลายพื้นที่นั้นมีอยู่จริง
นักฟิสิกส์ก็มีแต่ไม่เคยพบหลักฐานว่าพวกมันอยู่ในสถานะที่เชื่อมต่อกันด้วยควอนตัมภายในโปรตอน
ขณะนี้ ทีมนักวิจัยได้ค้นพบความยุ่งเหยิงระหว่างควาร์กและกลูออนภายในโปรตอนในระยะหนึ่งในสี่ล้านล้านเมตร ทำให้อนุภาคสามารถแบ่งปันข้อมูลข้ามโปรตอนได้ นักวิจัยได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวันที่ 2 ธันวาคม พ.ศ. 2567 ในวารสารรายงานความก้าวหน้าทางฟิสิกส์-
"เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่เรามีมุมมองดั้งเดิมว่าโปรตอนเป็นกลุ่มของควาร์กและกลูออน และเรามุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจสิ่งที่เรียกว่าคุณสมบัติของอนุภาคเดี่ยว รวมถึงวิธีการกระจายควาร์กและกลูออนภายในโปรตอน" ผู้ร่วมเขียนการศึกษาโจวตุนหมิง ตู่นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ในเมืองอัพตัน รัฐนิวยอร์กกล่าวในแถลงการณ์- ตอนนี้ ด้วยหลักฐานที่แสดงว่าควาร์กและกลูออนพันกัน ภาพนี้เปลี่ยนไป เรามีระบบไดนามิกที่ซับซ้อนกว่ามาก"
'การกระทำที่น่ากลัว' ในระดับที่เล็กที่สุด
หลักฐานการทดลองของการพัวพันควอนตัมเกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1970แต่หลายแง่มุมของปรากฏการณ์นี้ยังคงไม่ได้รับการสำรวจค่อนข้างมาก รวมถึงปฏิสัมพันธ์ที่พันกันระหว่างควาร์กด้วย สาเหตุหลักมาจากอนุภาคมูลฐานไม่มีอยู่ในตัวมันเอง แต่กลับหลอมรวมเป็นอนุภาคต่างๆ ที่เรียกว่าฮาดรอนแทน ตัวอย่างเช่น แบริออน เช่น โปรตอนและนิวตรอน เป็นการรวมตัวของควาร์ก 3 ตัวที่เกาะติดกันแน่นด้วย- แบกกลูออน
ที่เกี่ยวข้อง:
เมื่อควาร์กแต่ละตัวถูกแยกออกจากฮาดรอน พลังงานที่ใช้ในการสกัดควาร์กจะทำให้ควาร์กไม่เสถียร และเปลี่ยนพวกมันให้กลายเป็นไอพ่นของอนุภาคที่แตกแขนงออกในกระบวนการที่เรียกว่าฮาโรไนเซชัน สิ่งนี้ทำให้งานในการกรองผลิตภัณฑ์สลายตัวของอนุภาคนับล้านล้านรายการเพื่อสร้างสถานะดั้งเดิมขึ้นมาใหม่นั้นยากอย่างไม่น่าเชื่อ
แต่นั่นคือสิ่งที่นักวิจัยทำ เพื่อตรวจสอบการทำงานภายในของโปรตอน นักวิทยาศาสตร์ได้ขุดข้อมูลที่รวบรวมโดย(LHC) และการทดลองเครื่องชนอนุภาคแฮดรอน-อิเล็กตรอน (HERA)
จากนั้น พวกเขาใช้หลักการจากวิทยาการสารสนเทศควอนตัมที่บอกว่าเอนโทรปีของระบบ (การวัดสถานะพลังงานที่สามารถจัดระบบได้มักเรียกอย่างไม่ถูกต้องว่า "ความผิดปกติ") เพิ่มขึ้นตามการพัวพัน — ทำให้การกระจายตัวของสเปรย์อนุภาคดูเลอะเทอะมากขึ้น
เมื่อเปรียบเทียบการพ่นอนุภาคกับการคำนวณเอนโทรปี นักฟิสิกส์ค้นพบว่าควาร์กและกลูออนภายในโปรตอนที่ชนกันนั้นอยู่ในสถานะที่พันกันมากที่สุด โดยแต่ละรายการแบ่งปันข้อมูลมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
“เอนโทรปีมักจะเกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอนของข้อมูลบางอย่าง ในขณะที่การพัวพันนำไปสู่การ 'แบ่งปัน' ข้อมูลระหว่างทั้งสองฝ่ายที่พัวพัน ดังนั้นทั้งสองจึงสามารถเชื่อมโยงซึ่งกันและกันใน"Tu บอกกับ WordsSideKick.com ทางอีเมล "เราใช้เอนโทรปีที่คาดการณ์ไว้ (โดยสันนิษฐานว่าพัวพัน) เพื่อตรวจสอบสิ่งที่ข้อมูลบอก และเราพบข้อตกลงที่ดี"
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการค้นพบของพวกเขาสามารถช่วยรวบรวมข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นเกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐาน เช่น ควาร์กและกลูออนยังคงถูกจำกัดอยู่ภายในโปรตอนได้อย่างไร การวิจัยยังได้ถามคำถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงความพัวพันเมื่อโปรตอนถูกล็อคอยู่ภายในนิวเคลียสของอะตอม
"เนื่องจากนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน จึงเป็นเรื่องธรรมดาที่จะถามว่าสิ่งกีดขวางนี้จะทำอะไรกับโครงสร้างนิวเคลียส" Tu กล่าว "เราวางแผนที่จะใช้เครื่องชนกันของอิเล็กตรอน-ไอออน (EIC) เพื่อศึกษาสิ่งนี้ ซึ่งจะเกิดขึ้นภายใน 10 ปี ก่อนหน้านั้น การชนบางประเภทที่เรียกว่าการชนกันของขอบนอกสุดพิเศษในการชนของไอออนหนักก็อาจใช้ได้ผลเช่นกัน"
