物理学中最令人惊讶的预言之一是纠缠，这是一种物体可以分开一段距离但仍然连接在一起的现象。最著名的纠缠例子涉及小块的光（光子）和低能量。

在日内瓦的大型强子对撞机（世界上最大的粒子加速器）上，一项名为ATLAS的实验刚刚发现了顶夸克对之间的纠缠：顶夸克是科学上已知的最重的粒子。

悉尼大学物理学副教授布鲁斯·亚布斯利（Bruce Yabsley）和他的同事，在ATLAS合作项目发表的一篇新论文中描述了这些结果，该论文今天发表在《自然》杂志上。

什么是纠缠？

在日常生活中，我们认为物体要么是“独立的”，要么是“连接的”。相隔一公里的两个球是分开的。两个球用一根绳子连在一起。

当两个物体“纠缠”时，它们之间没有物理联系 —— 但它们也不是真正分开的。你可以测量第一个物体，这就足以知道第二个物体在做什么，甚至在你看它之前。

这两个物体形成了一个单一的系统，即使没有任何东西将它们连接在一起。这已被证明适用于城市两侧的光子。

对于最近根据刘慈欣科幻小说改编的流媒体剧《三体》的粉丝来说，这个想法应该很熟悉。

在剧中，外星人将一台微型超级计算机送到地球，扰乱我们的技术，并允许他们与我们交流。因为这个微小的物体与外星母星球上的一个孪生体纠缠在一起，所以外星人可以与它通信并控制它 —— 即使它离我们有4光年远。

故事的这一部分是科幻小说：纠缠并不能真正让你发送比光更快的信号。（似乎纠缠应该允许你这样做，但根据量子物理学，这是不可能的。到目前为止，我们所有的实验都与这个预测一致。）

但是纠缠本身是真实存在的。在20世纪80年代，在当时的尖端实验中，首次对光子进行了证明。

今天，你可以从商业供应商那里买到一个盒子，它会发出纠缠的光子对。纠缠是量子物理学描述的特性之一，也是科学家和工程师试图利用的特性之一，以创造新技术，如量子计算。

自20世纪80年代以来，原子、一些亚原子粒子，甚至是经历非常非常轻微振动的微小物体，都出现了纠缠。这些例子都是低能的。

日内瓦的新进展是，在被称为顶夸克的粒子对中发现了纠缠，在非常小的空间中存在着巨大的能量。

那么什么是夸克呢？

物质是由分子构成的；分子是由原子构成的；而原子是由被称为电子的轻粒子组成的，它们围绕着中心的重原子核运行，就像太阳系中心的太阳一样。我们已经从1911年的实验中知道了这一点。

然后，我们了解到原子核是由质子和中子组成的，到20世纪70年代，我们发现质子和中子是由更小的粒子 —— 夸克组成的。

一共有六种夸克：构成质子和中子的“上”夸克和“下”夸克，以及四种更重的夸克。

第五个夸克，“美丽”或“底”夸克，大约比质子重4.5倍，当我们发现它时，我们认为它非常重。但是第六个也是最后一个夸克，即“顶夸克”，却是一个庞然大物：比钨原子稍重，质量是质子的184倍。

没有人知道为什么顶夸克如此巨大。正是由于这个原因，顶夸克是大型强子对撞机（Large Hadron Collider）密集研究的对象。

我们认为巨大的质量可能是一个线索。也许顶夸克的质量如此之大是因为顶夸克感受到新的力，超越了我们已知的四种力。或者它与“新物理学”有其他联系。

我们知道，我们目前所理解的物理定律是不完整的。研究顶夸克的行为方式可能会给我们指明通往新事物的道路。

那么纠缠是否意味着顶夸克是特殊的呢？

可能不会。量子物理学认为纠缠是常见的，各种各样的东西都可以纠缠在一起。

但纠缠也很脆弱。

许多量子物理实验都是在极冷的温度下进行的，以避免“碰撞”系统并干扰它。因此，到目前为止，纠缠已经在系统中得到了证明，科学家可以在系统中设置合适的条件来进行测量。

由于技术上的原因，顶夸克非常大的质量使它成为研究纠缠的一个很好的实验室。(对于其他五种夸克，新的ATLAS测量是不可能的。)

但是顶夸克对不会成为一种方便的新技术的基础：你不能拿起大型强子对撞机并随身携带。

尽管如此，顶夸克确实提供了一种进行实验的新工具，而且纠缠本身就很有趣，所以我们会继续寻找，看看我们还能发现什么。

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