2581
Фізики колаборації BESIII використали квантово заплутані пари лямбда-гіперонів, щоб виконати незалежний тест одного з ключових параметрів Стандартної моделі — елемента Vus матриці Кабіббо–Кобаяші–Маскави. Подібний підхід практично не використовувався в експериментах близько 35 років. Новий результат узгоджується з вимогою Стандартної моделі про баланс переходів між типами кварків, хоча залишається невелика напруга з точними вимірюваннями, отриманими з розпадів каонів.
Стандартна модель описує відомі елементарні частинки та три фундаментальні взаємодії, не враховуючи гравітацію. Матерія, з якої складаються протони й нейтрони, побудована з кварків, які існують у шести «ароматах»: up, down, strange, charm, top і bottom.
Слабка взаємодія дозволяє одному типу кварка перетворюватися на інший, а ймовірності таких переходів описує CKM matrix. Ключова властивість цієї матриці називається унітарністю: певні квадрати ймовірностей мають точно складатися в одиницю. Стійке відхилення могло б означати, що у відомому описі частинок чогось бракує.
Одним із важливих елементів є Vus — параметр, пов’язаний із переходом strange-кварка в up-кварк. Найточніші сучасні значення Vus отримують із розпадів каонів, але в останні роки вони демонстрували невелике, проте стійке відхилення від ідеальної унітарності.
Проблема полягає в тому, що значна частина каонних методів має спільні теоретичні припущення. Тому фізикам потрібна незалежна перевірка на зовсім іншому типі частинок.
Такою альтернативою можуть бути лямбда-гіперони — важчі родичі нейтрона, які містять strange-кварк. Під час семілептонного розпаду strange-кварк може перетворитися на up-кварк, а серед продуктів з’являються протон, електрон і антинейтрино.
Імовірність цього процесу прямо пов’язана з Vus, але попередні експерименти не могли достатньо точно відновити всю кінематику й спінову інформацію, особливо через невидиме нейтрино.
Колаборація BESIII обійшла це обмеження завдяки квантовій заплутаності. Під час зіткнень електрона з позитроном іноді утворюється проміжна частинка, яка розпадається на лямбда-гіперон і його античастинку. Ця пара народжується у заплутаному квантовому стані.
Вимірювання продуктів розпаду однієї частинки дає інформацію про приховану поляризацію іншої. Завдяки цьому команда могла реконструювати параметри, які раніше були практично недоступними.
Фізики проаналізували близько 10 мільярдів подій зіткнень. Після поєднання експериментальних даних із теоретичними розрахунками вони отримали значення Vus, сумісне з повністю унітарною CKM-матрицею.
Результат підтримує Стандартну модель незалежним шляхом, але не закриває проблему каонів. Між новим гіперонним значенням і частиною каонних вимірювань зберігається слабка статистична напруга.
Саме це робить метод перспективним. Якщо точність зросте, дві незалежні техніки зможуть показати, чи є відмінність випадковою або вказує на нову фізику. Колаборація вже планує застосовувати той самий принцип до інших баріонних розпадів.
https://phys.org/news/2026-09-entangled-particles-revive-year-standard.html
