서로 다른 입자 사이의 양자 간섭은 핵에서 글루온을 매핑하고 잠재적으로 얽 힘을 이용하는 새로운 접근 방식을 제공합니다. -- 사이언스데일리

핵 물리학자들은 원자핵 내부의 세부 사항을 보는 새로운 방법을 발견했습니다. 그들은 빛의 입자와 글루온(양성자와 중성자의 빌딩 블록을 함께 묶는 접착제 같은 입자) 사이의 상호 작용을 추적함으로써 그렇게 합니다. 이 방법은 서로 다른 두 입자 사이의 새로운 유형의 양자 간섭을 활용하는 데 의존합니다. 이러한 얽힌 입자가 상호 작용에서 어떻게 나타나는지 추적하면 과학자들은 글루온의 배열을 매핑할 수 있습니다.

이 기술은 양전자 방출 단층 촬영(PET)이 뇌와 다른 신체 부위를 이미지화하는 방법과 유사하지만 펨토미터(1000조분의 1미터) 규모에서 작동합니다. 그것은 과학자들이 어떻게 글루온이 양성자, 중성자, 눈에 보이는 물질을 구성하는 원자의 구조를 구성하는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 양자 간섭 측정은 STAR 검출기에서 미터가 떨어져 있는 서로 다른 입자 사이에서 이루어집니다. 이 발견은 양자 얽힘을 활용하는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다. 양자 컴퓨팅 분야를 포함하여 지금까지 거의 모든 그러한 시도는 동일한 입자 사이의 얽힘을 탐구했습니다.

이 연구에서는 금과 같은 원자핵을 가속하고 충돌시키는 에너지부 과학 사용자 시설인 상대론적 중이온 충돌기(RHIC)를 사용했습니다. 이러한 가속 핵은 편광된 광자 구름, 즉 빛의 입자로 둘러싸여 있습니다. 일련의 양자 요동을 통해 하나의 가속 이온을 둘러싼 광자는 다른 이온의 글루온과 상호 작용할 수 있습니다. 특정 입자가 이러한 상호 작용에서 나오는 속도와 각도를 추적함으로써 과학자들은 광자 편광을 매우 정확하게 측정할 수 있습니다. 이를 통해 그들은 편광 방향을 따라 그리고 편광 방향에 수직으로 글루온 분포를 매핑할 수 있으므로 이전에 측정한 것보다 더 정확한 글루온 분포를 얻을 수 있습니다.

이러한 측정을 위해 과학자들은 두 개의 파이온을 추적했습니다. 하나는 양전하를, 다른 하나는 음전하를 가졌습니다. 각각은 “긴” 거리(핵의 경우)를 통과하는 두 개의 핵 내부에서 발생하는 붕괴 과정에서 나오는 입자의 결합된 파동함수로 구성됩니다. 이러한 입자의 파동함수 사이의 간섭 패턴은 RHIC의 STAR 검출기에 충돌하는 반대 전하를 띤 입자가 얽혀 있거나 서로 동기화되어 있음을 나타냅니다. 서로 다른 입자 사이의 간섭에 대한 최초의 실험적 관찰로 광자 편광을 측정할 수 있으며 양자 얽힘을 활용하기 위한 새로운 길을 열 수 있습니다.

이 작업은 에너지부 과학부, 핵물리학 프로그램, 미국 국립 과학 재단 및 출판된 논문에 나열된 다양한 국제 기관의 자금 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230324184400.htm