De kwantumfysica beschrijft hoe materie en energie zich op heel kleine schaal gedragen. De deeltjes werken volgens andere regels dan die we kennen. Een van de bijzonderste verschijnselen is kwantumverstrengeling: twee of meer deeltjes die met elkaar verbonden zijn, zelfs als er een enorme afstand van soms zelfs lichtjaren tussen zit. Het meten van één deeltje kan iets vertellen over het andere verbonden deeltje.
De bijzondere eigenschappen van kwantumdeeltjes worden veel gebruikt: neem bijvoorbeeld kwantumcomputers of ultra-beveiligde kwantumcommunicatienetwerken. In de computers kunnen door verstrengeling meerdere berekeningen tegelijk worden uitgevoerd.
Meestal ontstaat kwantumverstrengeling bij hele lichte deeltjes onder gecontroleerde omstandigheden, bijvoorbeeld in een laboratorium. Tot nu toe was niet bekend of verstrengeling ook onder extreme omstandigheden zou plaatsvinden. Onderzoekers hebben nu aangetoond dat het fenomeen ook voorkomt bij zware deeltjes met een korte levensduur, die bijvoorbeeld in een deeltjesversneller ontstaan. Deze vondst laat zien hoe veelomvattend dit kwantumeffect is.
Leestip: ‘Waar deeltjes verstrengeld zijn, is een wormgat te vinden’
Deeltjesversneller
De onderzoekers voerden een experiment uit in de grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld van CERN. De deeltjesversneller kan geladen deeltjes op enorme snelheid met elkaar laten botsen. In 2012 werd hiermee het bestaan van het Higgsboson bewezen. Dit deeltje wordt alleen zichtbaar op hele hoge snelheid en vervalt in een fractie van een seconde. Dit was een fundamentele vondst: het waarnemen van het Higgsboson bevestigde de theorie van Higgs die verklaart hoe deeltjes in het universum hun massa krijgen.
Het Higgsboson valt uiteen in twee z-bosonen: relatief zware kwantumdeeltjes die wederom na hele korte tijd weer vervallen. Met een speciaal meetinstrument konden de onderzoekers meten welke beweging de z-bosonen hadden gemaakt en of deze met elkaar verstrengeld waren. Ze vonden sterk bewijs dat de verstrengeling, zelfs bij de deeltjes die zo kort bestonden, plaatsvond. Wat deze vondst bijzonder maakt, is dat verstrengeling nog nooit eerder onder zulke hevige omstandigheden is bewezen.
Verstrengeld in vragen
Dat de verstrengeling van kwantumdeeltjes onder deze omstandigheden te zien was, bewijst dat deze kwantumwet veel algemener voorkomt dan eerder aangetoond. Het is dus meer dan een laboratoriumverschijnsel, maar een principe dat zelfs bij de zwaarste deeltjes in ons heelal voorkomt. Deze vondst biedt daarmee nieuwe inzichten in de kwantumwereld en helpt natuurkundigen begrijpen hoe de bouwstenen van het universum zich gedragen.
Wil je niets van Scientias missen? Volg Scientias op Google Discover dan zie je al onze verhalen!
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
