Beaucoup mettent encore en doute l’intérêt du plus grand accélérateur de particules mondial, le Large Hadron Collider du CERN. Depuis son entrée en service pourtant, il a entre autres permis de confirmer l’existence du boson de Higgs qui sert de fondement au modèle standard des particules élémentaires.
Mais aujourd’hui certains physiciens dont le Pr Alan Barr attendent de lui qu’il révèle la nature profonde de la réalité quantique, dont il donne une image si profondément troublante. L’année dernière, Barr et des collègues ont publié un article décrivant les résultats d’une expérience dans laquelle ils montraient que des paires de particules élémentaires nommées des top quarks pouvaient placés en état d’intrication quantique.
Voir référence ci-dessous
Ce n’était là que la première intrication qui pourrait ouvrir la voie à un nouveau regard sur la nature de l’univers. On peut maintenant se demander pourquoi la réalité telle que dépeinte par la mécanique quantique est si difficile à représenter. Tout semble tenir au fait que les expérimentateurs et les particules elles-mêmes semble disposer d’un libre arbitre. Il s’agirait là d’une réalité encore plus étrange que celle dépeinte par la mécanique quantique.
L’intrication est la clef qui permet d’ouvrir le monde quantique. Erwin Schrödinger l’avait bien compris en la nommant le « trait caractéristique de la nouvelle physique ». Elle assure un lien instantané entre les particules quantiques, aussi éloignées qu’elles puissent être dans l’univers . Exercer une action, telle une mesure, sur l’une se répercute instantanément sur l’autre. C’est ce qu’avait montré les expériences proposées par le physicien du Cern John Bell sous le nom d’inégalités de Bell dans les années 1960 .
Aujourd’hui les physiciens peuvent remettre à l’épreuve les inégalités de Bell dans l’environnement complexe et encore mal connu du LHC. Les résultats sont toujours les même.
Certains en déduisent, tel Vlatko Vedral de l’Université d’Oxford, qu’il faudrait examiner les effets de l’intrication, non seulement sur de grandes distances, mais aussi sur de très courtes distances c’est-à-dire au moins plusieurs quadri-millionièmes de mètre. Le LHC devrait pouvoir le faire.
De nouvelles particules pourraient apparaître. Elles seraient virtuelles car elles ne traduirait que des fluctuations d’amplitude dans les fluctuations d’énergie provenant du LHC. Mais elles pourraient aider à mieux comprendre ce qui se passe dans les trous noirs et peut-être au sein de l’énergie sombre qui impulse l’expansion de l’univers.
Bien plus, des expériences menées dans le LHC pourraient permettre de mieux préciser les nuances et les limites de la théorie quantique elle-même. Il pourrait en résulter une théorie « post-quantique » dont le besoin se fait de plus en plus sentir
Voir Newscientist Reality collider, Michael Brooks 27 april 2024 p. 32
Référence
High Energy Physics – Experiment
[Submitted on 13 Nov 2023 (v1), last revised 17 Nov 2023 (this version, v2)]
Observation of quantum entanglement in top-quark pairs using the ATLAS detector
We report the highest-energy observation of entanglement, in top−antitop quark events produced at the Large Hadron Collider, using a proton−proton collision data set with a center-of-mass energy of s√=13 TeV and an integrated luminosity of 140 fb−1 recorded with the ATLAS experiment. Spin entanglement is detected from the measurement of a single observable D, inferred from the angle between the charged leptons in their parent top- and antitop-quark rest frames. The observable is measured in a narrow interval around the top−antitop quark production threshold, where the entanglement detection is expected to be significant. It is reported in a fiducial phase space defined with stable particles to minimize the uncertainties that stem from limitations of the Monte Carlo event generators and the parton shower model in modelling top-quark pair production. The entanglement marker is measured to be D=−0.547±0.002 (stat.)±0.021 (syst.) for 340<mtt¯<380 GeV. The observed result is more than five standard deviations from a scenario without entanglement and hence constitutes both the first observation of entanglement in a pair of quarks and the highest-energy observation of entanglement to date.
| Comments: | 45 pages in total, author list starting page 28, 4 figures, 2 tables, submitted to Nature. All figures including auxiliary figures are available at this http URL |
| Subjects: | High Energy Physics – Experiment (hep-ex) |
| Report number: | CERN-EP-2023-230 |
| Cite as: | arXiv:2311.07288 [hep-ex] |
| (or arXiv:2311.07288v2 [hep-ex] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.07288 Focus to learn more |
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