Fysici Bevestigen Directe Koppeling Kwantumvacuümfluctuaties aan Reële Materievorming

Amerikaanse natuurkundigen hebben een fundamentele doorbraak gerealiseerd door een zeldzame, directe verbinding aan te tonen tussen de virtuele, vluchtige 'leegte' van het kwantumvacuüm en de creatie van tastbare, detecteerbare materie. Dit onderzoek, dat een nieuw tijdperk in het begrip van zichtbare materievorming zou kunnen inluiden, werd in de eerste week van februari 2026 gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

De experimentele basis voor deze ontdekking werd gelegd door de STAR-samenwerking, opererend binnen de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), een onderzoeksinrichting van het Amerikaanse Ministerie van Energie (DOE) gevestigd op het Brookhaven National Laboratory (BNL) in Upton, New York. RHIC, de enige operationele deeltjesversneller in de VS die spin-gepolariseerde protonen kan laten botsen, is cruciaal geweest in het bestuderen van de oervorm van materie die kort na de Oerknal bestond. Onderzoekers analyseerden miljoenen proton-protonbotsingen, waarbij de focus lag op paren van deeltjes die bekend staan als lambda-hyperonen en hun antideeltjes, de antilambda-deeltjes.

Het team observeerde een opmerkelijk fenomeen: wanneer lambda's en antilambda's zeer dicht bij elkaar in een botsing ontstaan, vertonen hun spins een perfecte, onderlinge uitlijning. Dit is een directe afspiegeling van de spinuitlijning die inherent is aan de virtuele vreemde quark/anti-strange quark-paren die in het vacuüm ontstaan. Dr. Zhoudunming (Kong) Tu, een STAR-natuurkundige bij Brookhaven en mede-leider van de studie, benadrukte in februari 2026 dat dit resultaat een uniek venster biedt op het kwantumvacuüm. Het is de eerste directe experimentele bevestiging dat de vreemde quarks in deze deeltjes afkomstig zijn van één enkele, onscheidbare paar uit het vacuüm.

Het kwantumvacuüm wordt theoretisch beschreven als een dynamische arena, vol met fluctuerende energievelden die voortdurend kortstondige, kwantumverstrengelde 'virtuele' deeltjes-antideeltjesparen creëren en vernietigen. De extreme energieën die bereikt worden bij de botsingen nabij de lichtsnelheid in RHIC leveren de noodzakelijke energieboost om sommige van deze virtuele vreemde quark/anti-strange quark-paren om te zetten in reële, detecteerbare deeltjes. Jan Vanek, natuurkundige aan de Universiteit van New Hampshire en mede-leider, illustreerde dit mechanisme door het te vergelijken met 'kwantumtweelingen' die de spinuitlijning van hun moeder-strange quarks behouden wanneer ze dicht bij elkaar gegenereerd worden.

Deze bevinding is cruciaal omdat het de overgang van gecorreleerd kwantumgedrag naar de klassieke fysica onderzoekt, wat verreikende implicaties heeft voor de ontwikkeling van kwantumcomputers. De STAR-samenwerking, die sinds 2000 opereert en dataverzameling op 6 februari 2026 beëindigde, heeft met dit soort metingen een belangrijke bijdrage geleverd aan de fysica. De onderzoekers zijn van plan deze innovatieve techniek uit te breiden naar botsingen van zware ionen en de toekomstige Electron-Ion Collider (EIC), die nog scherpere instrumenten zal bieden om de relatie tussen het vacuüm en de massa van ons zichtbare universum te onderzoeken.