揭示任意自旋衰变中量子纠缠的普适形式
高能物理 - 唯象学
2026-01-23 v1
摘要
我们提出了一个全面的理论框架,用于在自旋为S的粒子-反粒子对AĀ的衰变角分布中探测量子纠缠,其中每个粒子依次衰变为一个两体末态,A→B+C和Ā→B̄+C̄,B(B̄)携带自旋b,C(C̄)无自旋。从最一般的极化初态出发,我们推导了全微分角分布W(θ₁,θ₂,φ₁,φ₂),并识别出观测量⟨cos(2S(φ₁∓φ₂))⟩,其期望值直接依赖于初态中对纠缠敏感的系数Re(α_{-S,∓S}α_{S,±S}*)。我们显式计算了这些关系中的比例因子C(S,b)。对于玻色子衰变(b=0,1,2,…),C(S,b)是普适的,与衰变动力学无关;特别地,对于任意S,C(S,0)=1/2,且C(1,1)=1/8,这与W⁺W⁻衰变的已知结果一致。对于费米子衰变(b=1/2,3/2,5/2,…),C(S,b)显式依赖于自旋分析能力α_{A/Ā},使得纠缠提取更依赖于具体衰变。我们进一步在e⁺e⁻→γ*→AĀ产生的背景下,展示了如何利用限制在束流轴区域的特定角观测量来实验测定α_{A/Ā}。我们的结果突显了玻色子衰变在对撞机上提供干净、模型无关的量子纠缠检验方面的特殊作用,同时为通过补充极化信息在费米子情形下测量纠缠勾勒了路径。
引用
@article{arxiv.2601.15748,
title = {Unveiling a Universal Formalism for Quantum Entanglement in Arbitrary Spin Decays},
author = {Junle Pei and Lina Wu and Dianwei Wang and Xiqing Hao and Tianjun Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.15748},
year = {2026}
}
备注
6 pages