Материя из пустоты стала реальностью. Физики впервые воссоздали рождение частиц на квантовом симуляторе
Как именно рождается материя из вакуума? Этот фундаментальный вопрос физики, до сих пор остававшийся теоретическим, теперь получил практическое подтверждение. Впервые в истории ученые смогли воссоздать процесс рождения частиц и античастиц при разрыве глюонной связи между кварками с помощью квантового симулятора.
Физики из США, Канады и Европы, возглавляемые Михаилом Лукиным из Гарварда, провели уникальный эксперимент с квантовым компьютером Aquila — установкой, собранной на основе 256 охлаждённых нейтральных атомов. Эти атомы были «переплетены» невидимыми квантовыми связями и выстроены в особом порядке, который имитирует поведение кварков, антикварков и глюонов.
Согласно теории квантовой хромодинамики, если попытаться разорвать связь между кварками, то энергия связи возрастает настолько, что из «ничего» — из вакуума — появляются новые частицы. Именно этот эффект и был воссоздан в лабораторных условиях.
«Мы впервые воспроизвели процесс рождения пар частиц из вакуума при помощи программируемого квантового симулятора»
— Международная группа исследователей, журнал Nature
Исследование показало, что для воспроизведения этого феномена необходимо не менее 59 атомов, расположенных по схеме кагомэ — узору из японской мозаики, позволяющему точно смоделировать ключевые взаимодействия сильных ядерных сил.
Этот эксперимент не только подтверждает одно из важнейших положений квантовой хромодинамики, но и открывает путь к исследованию процессов, ранее считавшихся недоступными. Отныне происхождение материи перестаёт быть чистой теорией — и становится управляемым процессом, доступным для наблюдения.
Источник: Nature