Существует ли квантовая свобода воли? БАК исследует квантовую реальность в новом эксперименте

Большой адронный коллайдер перестал быть просто «охотником за частицами». Последний эксперимент на детекторе ATLAS, инициированный группой физиков под руководством Алана Барра, перевел БАК в ранг инструмента для исследования квантовой запутанности — самого загадочного явления современной физики. Результаты оказались сенсационными: степень запутанности топ-кварков, зафиксированная при рекордных энергиях, превысила предсказания Стандартной модели. Это может свидетельствовать о существовании неизвестных науке частиц или фундаментальных взаимодействий, меняющих наше представление о пространстве и времени.

Экстремальная проверка «жуткого действия»

В отличие от классических лабораторных опытов, где запутанность изучается в стерильных условиях, БАК создает «адронный котел» — столкновения частиц на околосветовых скоростях. Ученые смогли зафиксировать сохранение квантовой корреляции между парами топ-кварков при энергиях, в триллион раз превышающих порог классических тестов Белла. Тот факт, что запутанность не разрушается в столь экстремальной среде, указывает на ее фундаментальный, а не случайный характер.

Неожиданное отклонение от теории

Главный сюрприз эксперимента — зафиксированная степень запутанности оказалась выше, чем допускает Стандартная модель. «Природа может преподнести нам сюрпризы», — комментирует Алан Барр. Это отклонение заставляет физиков подозревать, что в процессах рождения топ-кварков участвуют пока не обнаруженные «виртуальные» частицы или неизвестные поля, что открывает окно за пределы существующей теории.

На коллайдере измерение состояния частицы происходит спонтанно, в момент ее распада, без участия экспериментатора. Этот факт ставит под вопрос само понятие «измерения» в квантовой механике. Если частица сама «выбирает» свое состояние, физики приближаются к разгадке «проблемы измерения» — одного из главных парадоксов квантовой теории.

Исследования на сверхвысоких энергиях ставят под сомнение принцип локальности. Возможно, на планковских масштабах, доступных коллайдеру, привычное разделение пространства исчезает, а само пространство-время является лишь следствием квантовой запутанности. Кроме того, анализ «виртуальных» частиц, рождающихся при столкновениях, может пролить свет на природу темной энергии и механизмы излучения черных дыр.