别再以为量子纠缠很“安静”！最新研究：质子对撞的“热闹现场”也抓到了

希格斯玻色子衰变里测到了量子纠缠：4.7个标准差

希格斯玻色子衰变的时候，里头两个Z玻色子被抓到在纠缠。

欧洲核子研究中心的ATLAS实验给出了这个结果，两个Z玻色子之间的量子纠缠拿到了强证据，统计显著性到4.7个标准差，离粒子物理里5西格玛那条"发现"的线，还差0.3。

按理来说，量子纠缠这种事情该在实验室里做，拿光子、原子、超导比特这些，安安静静摆在那儿，温度压得很低，外界的干扰一层层隔掉，才谈得上把两个粒子的纠缠做出来再去看，但是实际上这回测到纠缠的地方，是大型强子对撞机里最热闹的现场，质子撞质子，撞出来的碎片到处飞，一秒钟里这样的碰撞发生很多次，就在这样的地方，两个Z玻色子的纠缠迹象被抓到了。

这是怎么回事呢？

量子纠缠是怎么回事

量子纠缠说起来是这样的，两个粒子从同一个源头出来，之后分得再远，两个的状态就绑在一块儿了，不是各管各的。

两个盒子各装一枚硬币，事先讲好一枚正面朝上一枚反面朝上，两个盒子分开寄到两个城市，拆开一个盒子，看到这枚是正面，另外一个盒子里那枚是什么面当时就知道了。

纠缠的两个粒子也是这个道理，量出一个，另一个的状态跟着就定下来。

希格斯玻色子会衰变，衰变的方式有好几种，这回ATLAS用的是H→ZZ*，也就是一个希格斯玻色子衰变成两个Z玻色子。

这两个Z玻色子是从同一个希格斯玻色子里出来的，两个的自旋就带着关联。

希格斯玻色子本身不带自旋，两个Z玻色子的自旋合起来得对上这个数，一个往这边，另一个就得往那边，不是随便摆的。

第二个Z玻色子后面还跟着一个星号，写成Z*，这个星号的意思是这个Z玻色子是"虚"的。

希格斯玻色子的质量不够两个实的Z玻色子分，塞不下第二个，所以第二个Z玻色子只能是虚的。

虚粒子不是假粒子，是存在的时间太短、探测器来不及看见的粒子。

量子世界里能量可以在极短的一瞬间借出来。

一个Z玻色子借到的能量不够让一个Z玻色子安稳待着，就只能存在极短的一瞬，短到任何仪器都来不及反应，事情已经结束了。

这跟借钱是一个道理，借得多还得快，借得少能多拿一阵子，账到最后总是平的。

为什么挑这条衰变道

两个Z玻色子最后衰变成4个轻子，电子、缪子这些都属于轻子，整条路径写成H→ZZ*→4ℓ，粒子物理里管这条道叫"黄金衰变道"。

对撞机每撞一次，探测器里收进来的东西一大堆，喷注、光子、轻子搅在一起，绝大多数碰撞留下来的都是些用不上的碎片。

轻子的动量和方向在探测器里量得最准，混在里头的干扰少，4个轻子凑齐了，在一大片碎片当中就是最好认的那一小撮。

一屋子人同时说话，想听清某两个人讲了什么不容易，这两个人要是吹的是哨子，声音跟说话声不在一处，挑出来就省事得多。

这不，这回拿来数的就是这4个轻子。

ATLAS这次拿来分析的事例大约400个。

每个事例里那4个轻子的方向、能量都记下来，从这些数据反推两个Z玻色子的自旋当时是怎么摆的。

一个事例看不出名堂，400个事例摆在一起，自旋的取向是不是两两对着来，就能统计出来。

这跟抛硬币是一个道理，抛一次两次看不出什么，抛的次数够多了，这枚硬币是不是做过手脚，就露出来了。

4.7个标准差，说的是这次结果的统计显著性。

粒子物理里定了一条线，5个标准差才算"发现"，4.7离5还差着0.3，所以这次的说法是拿到了强证据，还不能算发现。

可能有一些网友好奇，既然就差这么一点，为什么不多攒点数据补上去。

原因就在数据上，对撞机一年能跑出来的希格斯玻色子本来就少，走H→ZZ*→4ℓ这条道的更是里头的一小部分，一年能攒下来的事例有个上限，攒数据这事得按年头算。

从被找的粒子到做实验的平台

希格斯玻色子当年是费了很大力气才找到的，这些年一直有人接着测希格斯玻色子的各种性质，一条一条往下测。

这回的纠缠测量跟那些测量不一样的地方，在于希格斯玻色子不再是被找的那个目标，希格斯玻色子被拿来当工具用了，通过希格斯玻色子的衰变去问量子世界的底层规则长什么样子。

量子力学从提出来到现在，纠缠这类现象大多是在实验室里验证的，光子、原子、离子，能量也不高。

这回测的对象换到了另一头，是对撞机里能量最高、寿命最短的那批粒子，一个Z玻色子存在的时间短到飞不出一个原子核那么大的距离，就在这么短的一瞬里，自旋的关联已经留下来了。

量子力学在这样极端的条件下还成不成立，正是这次结果在追的那个问题。

ATLAS手上的事例还会往上加，4.7这个数会不会跟着走，走到5那头去，还是停在原地，得等新的数据出来才说得准。

纠缠从实验室的台面上走到对撞机的探测器里，这一步已经迈出去了。