物理学家证实顶夸克之间存在量子纠缠，顶夸克是已知最重基本粒子

物理学家证实顶夸克之间存在量子纠缠，顶夸克是已知最重基本粒子

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量子纠缠是量子力学中一个令人着迷的现象，爱因斯坦曾将其称为“远距离的幽灵般的作用”。最近，罗切斯特大学物理学家Regina Demina领导的团队在这一领域取得了重要突破，首次观察到不稳定粒子——顶夸克及其反物质伙伴之间的纠缠现象。

纠缠实验：大型强子对撞机的紧凑型μ子螺线管（CMS）实验的内部。在探测器上工作的罗切斯特物理学家观察到顶夸克和顶反夸克之间的自旋纠缠在长距离和高速下持续存在。图片来源：Maximilien Brice，CERN

量子纠缠的新突破

量子纠缠涉及微观粒子之间的协调行为。当两个粒子发生相互作用后分开，测量其中一个粒子的属性（如位置、动量或自旋）会立即影响另一个粒子的状态，无论它们相距多远。这种现象挑战了经典物理学中的局域实在论，是量子力学中最神秘的现象之一。

此前，量子纠缠主要在稳定粒子（如光子或电子）之间被观察到。而Demina教授及其团队的最新研究则开辟了新的研究领域，他们首次发现，即使在不稳定粒子——顶夸克及其反物质伙伴之间，量子纠缠现象也能持续存在，且纠缠距离远超光速传输信息所能达到的范围。

顶夸克：已知最重的基本粒子

顶夸克是标准模型中已知最重的基本粒子，其质量约为质子的173倍。由于顶夸克极其不稳定，平均寿命仅为5×10^-25秒，因此在自然界中很难直接观测到。研究人员需要借助大型强子对撞机（LHC）等高能物理实验装置，通过粒子对撞产生的短暂瞬间来研究顶夸克的性质。

CMS实验的关键发现

在LHC的紧凑型μ子螺线管（CMS）实验中，研究团队观察到了顶夸克和顶反夸克之间的自旋相关性。这一发现不仅证实了量子纠缠现象可以扩展到不稳定粒子体系，还为理解基本粒子间的相互作用提供了新的视角。

这项研究结果发表在《物理评论快报》上，被认为是量子力学和粒子物理学领域的重要进展，为未来探索宇宙最基本构成单元的性质开辟了新的研究方向。