Επιστήμονες στο Brookhaven National Laboratory των ΗΠΑ παρουσίασαν νέα πειραματικά στοιχεία που δείχνουν πώς η ύλη μπορεί να προκύπτει από το λεγόμενο κβαντικό κενό. Αντίθετα με την παλιά αντίληψη ότι το κενό είναι άδειο, η σύγχρονη φυσική δείχνει ότι περιέχει ενεργειακές διακυμάνσεις όπου σωματίδια και αντισωματίδια εμφανίζονται στιγμιαία.
Με ισχυρές συγκρούσεις πρωτονίων, αυτά τα «εικονικά» σωματίδια μπορούν να αποκτήσουν αρκετή ενέργεια ώστε να μετατραπούν σε πραγματική, ανιχνεύσιμη ύλη.
Συσχετισμοί spin αποκαλύπτουν την προέλευση
Η έρευνα βασίστηκε σε δεδομένα από τον επιταχυντή Relativistic Heavy Ion Collider. Οι φυσικοί εντόπισαν ζεύγη σωματιδίων lambda και antilambda με πλήρη ευθυγράμμιση spin. Το spin είναι θεμελιώδης κβαντική ιδιότητα που σχετίζεται με τον μαγνητισμό. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτή η ευθυγράμμιση προέρχεται από εικονικά ζεύγη κουάρκ-αντικουάρκ στο κβαντικό κενό, τα οποία μετατρέπονται σε πραγματικά σωματίδια μετά τις συγκρούσεις. «Αυτή η εργασία μας δίνει ένα μοναδικό παράθυρο στο κβαντικό κενό», ανέφερε ο φυσικός Zhoudunming Tu.
«Κβαντικά δίδυμα» και νέες ερευνητικές κατευθύνσεις
Οι ερευνητές περιγράφουν τα ζεύγη αυτά σαν «κβαντικά δίδυμα», καθώς φαίνεται να διατηρούν συνδεδεμένες ιδιότητες ακόμη και μετά τη δημιουργία τους. Όταν τα σωματίδια απομακρύνονται περισσότερο, ο συσχετισμός spin εξασθενεί, πιθανόν λόγω αλληλεπιδράσεων με άλλα σωματίδια.
Αυτό το φαινόμενο μπορεί να βοηθήσει στη μελέτη της μετάβασης από κβαντικές σε κλασικές καταστάσεις, ζήτημα κρίσιμο για την κβαντική τεχνολογία και την επιστήμη πληροφοριών.
Σημασία για την κατανόηση του σύμπαντος
Η έρευνα ίσως συμβάλει στην κατανόηση του πώς σχηματίζεται η μάζα και η δομή της ύλης στο σύμπαν. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι μελλοντικές εγκαταστάσεις, όπως ο Electron-Ion Collider, θα προσφέρουν πιο ακριβή δεδομένα. Όπως σημειώνουν, η μελέτη αγγίζει ένα θεμελιώδες ερώτημα της φυσικής: «πώς κάτι – η ορατή ύλη του σύμπαντος – συνδέεται με το ‘τίποτα’ του κενού».
