Científicos del experimento ATLAS del CERN publicaron evidencia de que una partícula virtual, que no puede observarse de forma directa, sí puede estar entrelazada cuánticamente con otra partícula real. El resultado fue explicado este domingo por el físico teórico Juan Antonio Aguilar Saavedra, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España, en un artículo publicado en The Conversation.
La medición se hizo con pares de bosones Z producidos en la desintegración del bosón de Higgs, la partícula que confiere masa a las demás. Uno de esos bosones Z es real y el otro es virtual.
Un Z que no puede existir como partícula real
El Higgs tiene una masa de unos 125 gigaelectronvoltios (GeV) y un bosón Z real pesa cerca de 91 GeV. Dos Z reales sumarían unos 182 GeV, más de lo que pesa el Higgs, por lo que la conservación de la energía impide que se desintegre en dos Z reales. Lo que sí puede producir es un Z real y uno virtual, con una masa efectiva menor.
Ninguno de los dos llega al detector: el Z real vive apenas unos 3 × 10-25 segundos. ATLAS estudió los casos en que cada Z se transforma en una pareja de electrones o muones; las direcciones en que salen esas partículas permiten reconstruir las propiedades de ambos bosones, incluido el virtual.
4.7 sigma: evidencia fuerte, aún no descubrimiento
Los datos descartan la hipótesis de que no haya entrelazamiento con una significancia de 4.7 desviaciones estándar (sigma). Como en física de partículas se exigen tradicionalmente 5 sigma para hablar de observación, el resultado se presenta como “evidencia fuerte” y no como descubrimiento.
El antecedente inmediato es de 2024, cuando los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) observaron entrelazamiento entre parejas de quarks top, las partículas elementales más pesadas.
De los cúbits a los qutrits
El hallazgo tiene una segunda novedad. Los quarks top tienen espín ½ y dos estados posibles, por lo que se comportan como cúbits, la unidad básica de la computación cuántica. Los bosones Z tienen espín 1 y tres estados posibles, es decir, son qutrits. Según Aguilar Saavedra, la medida de ATLAS es la primera evidencia de entrelazamiento entre qutrits formados por partículas elementales.
El resultado no resuelve el debate de fondo sobre si las partículas virtuales “existen” o son solo una herramienta matemática, pero muestra que su espín, reconstruido de forma indirecta, participa en un estado cuántico conjunto con consecuencias medibles.
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