Два крошечных волчка разлетаются после удара. Их вращение не задано заранее — оно становится определённым только в момент измерения. Это и есть квантовая запутанность: состояние одного волчка мгновенно отзывается на состояние другого, как бы далеко они ни находились. В мире элементарных частиц роль таких волчков играют тау-лептоны — тяжёлые и нестабильные родственники электрона. Они живут меньше триллионной доли секунды и распадаются на более лёгкие частицы, по следам которых можно восстановить их спин — собственное вращение.

Авторы работы выбрали самый чистый сценарий: столкновение электрона и позитрона рождает пару тау-лептонов, и каждый из них распадается на пион и нейтрино. Пион вылетает в строго определённом направлении относительно спина родителя — идеальный компас. Смоделировав тысячи таких событий для будущего ускорителя STCF (Super Tau-Charm Facility), физики проследили всю цепочку: от теоретического предсказания до сигналов в детекторе. Оказалось, что даже с учётом шумов и несовершенства приборов квантовая связь между тау-лептонами не теряется. Её меру — concurrence (степень запутанности) — удалось восстановить с хорошей точностью: 0.279 ± 0.007.

Такой результат важен не только для проверки основ квантовой механики. Тау-лептоны рождаются в жёстких соударениях, где проявляются сразу все фундаментальные взаимодействия. Измеряя нарушение неравенств Белла — строгий тест на запутанность, — можно искать отклонения от Стандартной модели физики частиц. Если природа прячет новые силы или частицы, они могут оставить след в корреляциях спинов. Эксперимент на STCF обещает стать одним из самых чувствительных инструментов для такой охоты.