Entanglement e Disuguaglianze di Bell nella produzione di tt ad LHC

In the following paper, the theoretical and experimental tools used for the observation of entanglement and the violation of Bell's inequalities using a bipartite system consisting of a top and an antitop quark produced in the LHC following the collision of two protons are outlined. After a brief digression on these key concepts of quantum mechanics, observables related to the spin correlation present in the top-antitop pair are identified; the values of these observables are then used to evaluate appropriate inequalities, derived here, which allow one to verify or not the presence of entanglement between the two particles and the violation of Bell's inequalities. Finally, we review the simulation methods used by physicists in this type of work and the results obtained from one of the studies published in this field.

Nel seguente elaborato vengono esposti gli strumenti teorici e sperimentali utilizzati per l’osservazione dell’ entanglement e della violazione delle disuguaglianze di Bell tramite l’utilizzo di un sistema bipartito composto da un quark top e uno antitop prodotti in LHC in seguito allo scontro di due protoni. Dopo una breve digressione su questi concetti chiave della meccanica quantistica, vengono individuate delle osservabili legate alla correlazione di spin presente nella coppia top-antitop; i valori di tali osservabili sono quindi utilizzati per valutare opportune disuguaglianze, qui ricavate, che permettono di verificare o meno la presenza di entanglement tra le due particelle e la violazione delle disuguaglianze di Bell. Infine, si passano in rassegna i metodi simulativi utilizzati dai fisici in questo genere di lavori e i risultati ottenuti da uno degli studi pubblicati in questo ambito.