Quando parliamo di entanglement quantistico immaginiamo spesso esperimenti delicatissimi: fotoni preparati con cura, laboratori isolati, sistemi protetti dal minimo disturbo.

Adesso dimenticate quell’immagine.

Immaginate due protoni lanciati uno contro l’altro nel Large Hadron Collider, collisioni a energie enormi, migliaia di particelle e un gigantesco rivelatore che prova a ricostruire ciò che è accaduto.

Proprio lì, ATLAS ha trovato forte evidenza di entanglement fra gli spin di coppie di bosoni Z prodotti nel decadimento del bosone di Higgs.

Dal bosone di Higgs a quattro tracce

Il processo studiato può essere riassunto così: nelle collisioni protone-protone viene prodotto un Higgs, che decade in due bosoni Z, uno dei quali può essere virtuale. I due Z decadono a loro volta producendo quattro leptoni carichi.

I bosoni Z esistono per un tempo troppo breve per essere osservati direttamente come oggetti persistenti. I fisici devono quindi ricostruire le loro proprietà attraverso le particelle prodotte nel decadimento.

Le direzioni dei quattro leptoni conservano informazione sulle correlazioni fra gli spin dei due bosoni originari.

Ricostruire uno stato quantistico di particelle che non esistono più

ATLAS ha utilizzato dati di collisioni protone-protone raccolti a energie nel centro di massa di 13 e 13,6 TeV.

Analizzando osservabili angolari sensibili alla matrice di densità di spin e utilizzando un test complementare basato sull’intera distribuzione angolare, la collaborazione ha confrontato ciò che vedeva con l’ipotesi che lo stato dei due bosoni fosse separabile.

Il risultato più sensibile sfavorisce l’ipotesi di stato separabile con una significatività di 4,7 deviazioni standard rispetto all’ipotesi entangled prevista dal Modello Standard.

4,7 sigma non sono 5

Nella fisica delle particelle la soglia convenzionale utilizzata per annunciare una scoperta è spesso 5 sigma. Per questo il risultato viene correttamente descritto come forte evidenza, non come una nuova “scoperta a 5 sigma”.

Inoltre il test più sensibile si basa su alcune assunzioni del Modello Standard nei decadimenti. È un dettaglio tecnico, ma importante per capire esattamente cosa è stato misurato.

Perché due bosoni Z sono speciali

L’entanglement è stato dimostrato in molti sistemi, dai fotoni agli atomi. Portarlo nel dominio delle particelle elementari massicce permette però di testare la struttura della meccanica quantistica in condizioni completamente differenti.

I bosoni Z sono particelle di spin 1: il loro stato di spin offre una struttura più ricca del classico esempio di due sistemi a due livelli.

Con Higgs, Z e collisioni ad altissima energia, i test delle fondamenta quantistiche entrano così direttamente nel territorio della fisica elettrodebole.

Non significa che i due Z siano rimasti collegati per chilometri

L’immagine popolare dell’entanglement è quella di due particelle portate a enormi distanze. Non è ciò che viene misurato qui.

I due bosoni decadono quasi immediatamente all’interno del rivelatore. L’entanglement viene inferito dalle correlazioni statistiche codificate nei prodotti dei loro decadimenti.

Ed è proprio questo a rendere l’esperimento affascinante: le particelle originali sono già scomparse, ma la struttura quantistica del loro stato lascia una firma nelle particelle che vengono dopo.

L’universo non smette di essere quantistico quando alziamo l’energia

L’entanglement viene spesso presentato come una stranezza che emerge soltanto quando costruiamo condizioni estremamente controllate.

L’LHC offre l’immagine opposta: collisioni violentissime, particelle che nascono e decadono in tempi infinitesimali, quantità enormi di dati.

Eppure anche lì possiamo ritrovare le correlazioni previste dalla teoria quantistica.

Puoi rendere l’universo violentissimo. Non smette di essere quantistico.

Fonti

ATLAS Collaboration, Physical Review Letters 137, 111804 (2026), pubblicato l’11 settembre 2026.

CERN – Strong evidence for quantum entanglement between Z bosons found by ATLAS and CMS, 17 settembre 2026.