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为检验量子非局域性，研究人员利用 BESIII 探测器收集的 J/ψ 事件，对纠缠超子对 ΛΛ 系统开展非局域关联测试。通过测量级联衰变中 p?p 角分布，发现显著违反局域隐变量理论（LHVT），为量子非局域性提供高能物理证据。
在量子力学的奇妙世界里，“非局域性” 堪称最令人着迷又困惑的谜题之一。爱因斯坦曾以 “幽灵般的超距作用” 形容量子纠缠现象，质疑量子理论的完备性，而贝尔不等式的提出，则为判别量子理论与局域隐变量理论（LHVT）的分歧提供了实验依据。尽管光学实验已多次观测到贝尔不等式的违反，但高能物理领域的相关研究却凤毛麟角，且如何在高能场景下闭合 “局域性漏洞”“自由选择漏洞” 等关键问题，始终困扰着科学家。
为填补这一空白，中国科学院高能物理研究所（IHEP）领衔的 BESIII 合作组，依托北京正负电子对撞机（BEPCII）的 BESIII 探测器，开展了一项极具突破性的研究。研究团队利用探测器收集的（10.087±0.044）×10?个 J/ψ 事件，通过 J/ψ→γηc→γΛ(pπ?)Λ?(p?π?) 的级联衰变过程，对纠缠超子对 ΛΛ 系统的非局域关联进行了深入测试。这项发表在《Nature Communications》上的研究，首次在高能物理环境中利用重子 - 反重子纠缠态检验量子非局域性，为理解量子理论的本质提供了全新视角。
研究中采用的关键技术方法包括：
- 探测器与事件筛选：利用 BESIII 探测器的高精度测量能力，通过重建带电粒子轨迹、光子能量沉积等，筛选出包含 ΛΛ 对的事件，并通过衰变长度约束确保其空间类空分离，闭合局域性漏洞。
- 振幅分析：通过最大似然拟合，分离信号事件与背景，提取 ηc 和非共振态（NR）贡献，确定自旋纠缠态的事件样本。
- 不等式检验：对 CH（Clauser-Horne）型不等式、贝尔不等式和 CHSH（Clauser-Horne-Shimony-Holt）不等式进行实验检验，通过统计分析评估对 LHVT 的排除显著性。
结果与讨论
1. 局域性漏洞的闭合与事件特征
通过要求 Λ 和 Λ?的衰变长度满足类空分离条件（L?/L?在 1/S 至 S 之间，S=(1+βΛ)/(1?βΛ)），研究团队从海量数据中筛选出 23,313 个有效事件。这些事件中，ΛΛ 对的平均飞行距离约为 6.95 cm，其衰变产物 p?p 的动量方向被用于分析自旋关联。探测器记录的典型事件显示，质子与反质子沿大半径轨迹运动，π± 则沿小半径轨迹，清晰展现了级联衰变的动力学特征。
2. CH 不等式的违反与统计显著性
通过测量 CH (θp?p) 的分布，研究发现实验数据显著偏离 LHVT 预测的上界。在 θp?p=π/4 附近，CH 不等式的违反达到最大，对应的 χ2 检验显示排除 LHVT 的显著性超过 5.2σ。这一结果表明，量子理论对自旋关联的预测与局域实在论存在不可调和的矛盾。
3. 贝尔与 CHSH 不等式的检验
研究团队还对依赖量子力学的贝尔不等式和 CHSH 不等式进行了测试。结果显示，贝尔不等式的违反显著性达 8.9σ，CHSH 不等式的排除显著性超过 10σ。三组不等式的一致违反，强有力地支持了量子非局域性的存在，且与光学实验结果形成互补。
结论与意义
这项研究首次在高能物理场景中，利用强相互作用和弱相互作用主导的 ΛΛ 纠缠系统，实现了对贝尔类不等式的实验检验。通过闭合局域性漏洞并引入新型不等式，研究团队以超过 5.2σ 的统计显著性排除了局域隐变量理论，证实了量子纠缠的非局域本质。
该成果不仅为量子力学的基础检验开辟了高能物理新维度，也深化了对强子衰变中量子关联的理解。更重要的是，它表明即使在涉及重粒子和复杂相互作用的环境中，量子非局域性依然显著存在，这对量子信息科学、粒子物理标准模型的拓展等领域具有深远影响。未来，类似的研究方法有望应用于更多高能物理过程，进一步揭示量子世界与经典实在论的根本分歧。
