Nuevos hitos: El Acelerador de Hadrones sigue acercándose a los límites físicos de la Naturaleza

 

Durante décadas, el entrelazamiento cuántico ha sido un fenómeno esquivo pero esencial en el mundo de la física. Este estado misterioso, en el cual las partículas se entrelazan de tal manera que pierden su individualidad y no pueden ser descritas por separado, ha sido detectado previamente en partículas como electrones y fotones.

Sin embargo, nunca antes se había logrado observar este fenómeno en quarks, las partículas elementales que constituyen la base de la materia. Este logro fue alcanzado en el laboratorio de física de partículas más grande del mundo, el CERN, situado en las inmediaciones de Ginebra, Suiza.

El entrelazamiento cuántico es extremadamente difícil de medir, ya que es un fenómeno delicado que se capta con mayor facilidad en entornos de baja energía, como los refrigeradores ultrafríos que albergan ordenadores cuánticos. No obstante, los físicos del CERN, a través de colisiones de protones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), lograron superar este desafío.

Estudiaron alrededor de un millón de pares de quarks top y anti-top, las partículas fundamentales más pesadas conocidas, y detectaron una evidencia abrumadora de entrelazamiento, anunciada en septiembre pasado y detallada recientemente en la prestigiosa revista Nature.

El detector ATLAS del LHC fue el primero en confirmar estos resultados, seguido por el equipo del detector CMS, que corroboró la observación en un informe publicado en el servidor de preimpresión arXiv.

El entorno en el que se llevó a cabo esta observación es todo menos ideal. Las colisiones de partículas en el LHC son increíblemente ruidosas y de alta energía. A pesar de este ruido, los científicos lograron medir el entrelazamiento cuántico de los quarks, un resultado que muchos consideraban extremadamente improbable.

El entrelazamiento cuántico está firmemente respaldado por la teoría del modelo estándar de la física de partículas, que también explica cómo interactúan las partículas y las fuerzas fundamentales. Sin embargo, a pesar de que los científicos no dudaban de que los pares de quarks top podían entrelazarse, la confirmación experimental sigue siendo de gran relevancia.

Este éxito no solo ha ampliado nuestra comprensión de la física de los quarks, sino que también abre la puerta a nuevas pruebas cuánticas a energías aún más altas. Los físicos ya están contemplando la posibilidad de usar otras partículas, como el bosón de Higgs, para realizar pruebas aún más rigurosas del entrelazamiento cuántico, como el llamado Test de Bell.

Si se lograra realizar un Test de Bell con el bosón de Higgs, se estaría llevando la física cuántica a un nivel de exploración sin precedentes, poniendo a prueba teorías fundamentales en el contexto de partículas extremadamente masivas y fugaces.

Estos estudios no solo mejorarían nuestra comprensión del entrelazamiento cuántico, sino que también podrían tener implicaciones más amplias para la física de alta energía, la cosmología y, posiblemente, el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas. Por ejemplo, una mayor comprensión del entrelazamiento a estas escalas podría ser clave para el desarrollo de la computación cuántica y la criptografía cuántica, tecnologías que dependen en gran medida de este fenómeno.