Атомное ядро — это не просто мешок с протонами и нейтронами. Это квантовая система, где частицы связаны невидимыми нитями запутанности. Когда два протона или нейтрона взаимодействуют, их состояния переплетаются так, что описать одно без другого невозможно.
Учёные взяли меры запутанности — энтропию, взаимную информацию и относительную энтропию — и применили их к ядрам неона, магния и кремния. Эти ядра находятся возле так называемого острова инверсии, где привычный порядок уровней энергии переворачивается. Расчёты показали: в основных состояниях запутанность между протонами и нейтронами слабая, зато между одинаковыми частицами — прочная. Но стоит ядру возбудиться, как протон-нейтронные связи становятся такими же сильными, как связи между одинаковыми частицами.
Это похоже на танцпол: в спокойном состоянии пары танцуют сами с собой, но когда музыка ускоряется, все начинают меняться партнёрами. Такая картина помогает понять, почему некоторые ядра с избытком нейтронов ведут себя не так, как предсказывает простая модель оболочек. Запутанность оказывается чувствительным инструментом, который ловит тонкие изменения в структуре ядра.
Остров инверсии — это область ядер, где магическое число 20 перестаёт быть магическим: уровни энергии перестраиваются, и ядро становится неожиданно стабильным или деформированным.
В романе Грега Игана «Лестница Шильда» квантовая запутанность используется для мгновенной связи между удалёнными точками пространства, что перекликается с идеей нелокальных корреляций в ядре.