>>クォークと反クォークを引き離すと、両者の間に形成された「弦」にエネルギーが蓄積していく。十分なエネルギーに達すると新たな粒子と反粒子の対が生まれ、弦が切れる。この「弦切断(string breaking)」は、クォークを単独で取り出せない「クォーク閉じ込め」と密接に関わる現象だ。
>>高エネルギー粒子の衝突でクォークやグルーオンから陽子や中性子などが作られる「ハドロン化」を理解するうえでも重要だが、その時間変化を古典コンピューターで詳しく計算するのは難しい。
>>デューク大学量子センター(DQC)などの国際研究チームは2026年9月23日、13個のイッテルビウムイオンを使った量子シミュレータで、弦が切れていく過程を時間と空間の両面から観測したと『Nature Physics』に発表した。
>>ただし、実験室で本物のクォークや反クォークを作り出したわけではない。
>>研究チームが再現したのは、クォーク閉じ込めの特徴を持つ単純化された物理モデル「1+1次元 (Z_2) 格子ゲージ理論」だ。13個のイオンの量子状態を制御し、その振る舞いをこの理論に対応させることで、通常は直接観測することが難しい弦切断の時間変化を調べた。
>>その結果、粒子対が弦の内部で一様に現れるのではなく、弦の端付近で形成され、そこから内側へ広がっていくことが分かった。研究チームは、これを従来の「シュウィンガー機構」とは異なる弦切断の仕組みだとしている。