Se lanzan dos monedas al mismo tiempo y siempre caen igual: cara con cara, cruz con cruz. Su comportamiento está rígidamente vinculado. En el micromundo, una conexión similar entre partículas se llama correlación de espín. Los autores del trabajo encontraron una manera de "espiar" quién lanzó exactamente esas partículas, o más precisamente, a través de qué intermediario nacieron en la colisión de un electrón con un positrón.
La clave resultó ser la matriz de densidad de espín: un objeto matemático que describe todos los estados posibles de los espines del par. Su rango (el número de filas independientes) habla directamente de las propiedades del intermediario. Si las partículas surgieron mediante el intercambio de una sola partícula escalar (por ejemplo, el bosón de Higgs), la matriz tiene rango 1. Es como una única instrucción que fija rígidamente los espines. Si el intermediario fue un fotón, el rango es igual a 2: aparece una mezcla de estados, como si en la receta hubiera dos ingredientes independientes.
Esta regla simple (el rango es igual al número de grados de libertad del intermediario) abre poderosas posibilidades. Cuando el rango es 1, los físicos pueden medir las "capacidades analizadoras" del espín para cada partícula y su producto, y a partir de ello juzgar la violación de la simetría CP (la diferencia entre materia y antimateria). Para el caso del fotón (rango 2), es posible reconstruir toda la matriz de espín a partir de los datos de los decaimientos, verificar el entrelazamiento cuántico e incluso eludir un conocido teorema de imposibilidad. Todo esto ya se puede aplicar a experimentos reales, por ejemplo, a la producción de pares de hiperones lambda en la instalación BESIII o de leptones tau en el Gran Colisionador de Hadrones.
La matriz de densidad de espín de rango 1 describe un estado cuántico puro: el más ordenado posible, sin ninguna mezcla de aleatoriedad.