質子是複雜的，亞原子粒子本身由更小的粒子組成，稱為夸克和膠子。現在，來自大型強子對撞機的數據表明質子的組成並不獨立。其研究結果由三位物理學家在發表在《arXiv》上的一篇論文中指出：被稱為糾纏的量子鏈所束縛。量子糾纏以前曾在比質子大得多的尺度上進行過研究。在實驗中，相互糾纏的粒子似乎是瞬間相互影響的。儘管科學家們懷疑質子內部存在糾纏，但這種現象的跡象尚未在直徑約為萬億分之一毫米的粒子內部得到實驗證明。
阿姆斯特丹自由大學的理論物理學家Piet Mulders說：我們的想法是，這是一個量子力學粒子，如果你往裡面看，它本身就是糾纏的。在這項新研究中，研究小組分析了在日內瓦的大型強子對撞機(Large Hadron Collider)上加速到高速並猛烈撞擊在一起的質子碰撞。利用CMS實驗的數據，研究人員研究了質子內部糾纏產生的熵。熵是一種性質，它依賴於一個系統在微觀層面上可能呈現的狀態數量。一個類比是一副牌：洗牌有多種排序方式，而有序的牌只有一種，因此洗牌的熵更高。
被束縛的質子含有更小的粒子，稱為夸克和膠子(如圖)，實驗數據表明，量子糾纏將這些粒子彼此連接起來。圖片：SCIFY/SHUTTERSTOCK如果一個質子內部存在糾纏，那麼由於這些聯繫就會產生額外的熵。這種熵可以通過計算每次碰撞產生的粒子數來得到。物理學家在研究論文中報告說：發現的熵值與假設夸克和膠子糾纏在一起的預期值相符。目前，該論文正在等待同行評審，然後發表在期刊上。德國海德堡大學的理論物理學家Stefan Floerchinger說：糾纏的跡象還沒有確定下來。為了最終確定纏結，需要進行嚴格的測試來排除其他可能的解釋。相反，研究人員的研究「更像是打開了一扇門」，並可能導致進一步的研究，闡明質子的內部物理學。
這項研究的合作者之一、紐約石溪大學的理論物理學家Dmitri Kharzeev說：未來研究可以解決的一個難題是，為什麼夸克總是被限制在更大的粒子中，而且永遠不會單獨出現。這種限制是「糾纏的終極例子」。夸克「根本不可能以孤立的狀態存在，而且總是與它們的同伴聯繫在一起。雖然夸克的這一性質是眾所周知的，但沒有一個基本的數學解釋。Kharzeev希望研究質子中的量子糾纏能幫助解釋這個難題。
博科園｜文：Emily Conover/Science News參考期刊《arXiv》Cite：arXiv:1904.11974博科園｜科學、科技、科研、科普
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