Wielkością odpowiada to pojedynczym protonom. Badacze, którzy opisali swoje dokonania na łamach Science Advances, wykorzystali zderzacz cząstek RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider), aby zobaczyć kształt i szczegóły dotyczące wnętrz jąder atomowych. Ich podejście wykorzystuje cząstki światła otaczające jony złota, gdy te krążą wokół zderzacza. Poza tym pomocny okazał się nowy typ splątania kwantowego.
Czytaj też: Święty Graal kwantowego świata jest w zasięgu ręki. A może już udało się go zdobyć?
W jaki sposób można to wykorzystać w praktyce? Splątanie jest bardzo pożądane, między innymi ze względu na możliwość tworzenia znacznie potężniejszych narzędzi komunikacyjnych i komputerów niż dotychczas. Większość obecnie obserwowanych rodzajów splątania zachodziła jednak między fotonami bądź identycznymi elektronami. W tym przypadku po raz pierwszy doszło do obserwacji splątania pomiędzy niepodobnymi cząstkami.
Przeprowadzone pomiary pokazują, że pęd i energia samych fotonów ulega skręceniu wraz z pędem i energią gluonów. Pomiar wzdłuż kierunku fotonu (lub bez świadomości, jaki to kierunek) daje obraz zniekształcony przez efekty fotonowe. Z kolei pomiar w kierunku poprzecznym pozwala uniknąć rozmycia obrazu przez fotony. Jak dodają autorzy, obecnie można zrobić zdjęcie, na którym da się rozróżnić gęstość gluonów pod danym kątem i w danym promieniu. Obrazy są tak precyzyjne, że widać nawet różnicę między tym, gdzie są protony, a gdzie neutrony rozmieszczone wewnątrz tych jąder.
Aby dokładnie zobaczyć jądro atomowe, naukowcy wykorzystują nowy rodzaj splątania kwantowego
Jak to wszystko się w ogóle dzieje? Na początku mamy cząstkę generowaną za sprawą oddziaływania na linii foton-gluon. Nazywa się ona rho i rozpada się w mniej niż cztery septylionowe części sekundy, czyli… bardzo szybko. Powstają wtedy π+ i π-, których suma pędów daje pęd macierzystej cząstki rho. Pojawiają się też informacje obejmujące rozkład gluonów i efekt rozmycia fotonu. Mierząc kąt pomiędzy π+ lub π- a trajektorią rho, można określić rozkład gluonów.
Kiedy fotony otaczające dwa poruszające się z podobną prędkością jony oddziałują z gluonami wewnątrz jąder, to tak jakby te oddziaływania faktycznie generowały dwie cząstki rho, po jednej w każdym jądrze. Rozpad cząstki na π+ i π- sprawia, iż funkcja falowa ujemnej (z pierwszego rozpadu) interferuje z funkcją falową ujemnej z drugiego rozpadu. Następnie wzmocniona funkcja falowa uderza w detektor STAR, który widzi jedą π-, a to samo dzieje się w przypadku dodatnich, widzianych jako jedna π+.
Gdyby π+ i π- nie były splątane, dwie funkcje falowe π+ (lub π-) miałyby przypadkową fazę, bez żadnego wykrywalnego efektu interferencji. Nie widzielibyśmy żadnej orientacji związanej z polaryzacją fotonów – ani nie bylibyśmy w stanie wykonać tych precyzyjnych pomiarów. podsumowuje Chi Yang z Uniwersytetu Shandong w Chinach
