論文の概要: Decoherence from General Relativity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.12903v2
• Date: Mon, 24 May 2021 20:31:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-19 19:38:46.423545
• Title: Decoherence from General Relativity
• Title（参考訳）: 一般相対性理論からの脱コヒーレンス
• Authors: Itamar J. Allali, Mark P. Hertzberg
• Abstract要約: 非相対論的近似におけるダークマター・シュロディンガー・キャット状態(DMSCS)の脱コヒーレンス率を導出する。 プローブ粒子および/またはDMSCSの速度分散が遅い場合、位相のデコヒーレンスの割合は指数的に抑制される。 応用として、重畳相の拡散銀河軸はデコヒーレンスに対して頑丈であるのに対し、高密度のボソン星やブラックホールの地平線付近の領域は堅牢でないことが分かる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: It is of great interest to explore matter in nontrivial quantum arrangements, including Schrodinger cat-like states. Such states are sensitive to decoherence from their environment. Recently, in Ref. [1] we computed the rate of decoherence of a piece of superposed matter that primarily only interacts gravitationally, a dark-matter-Schrodinger-cat-state (DMSCS), within the nonrelativistic approximation. In this work we improve this to a general relativistic analysis. We firstly derive a single particle relativistic Schrodinger equation for a probe particle that passes through the DMSCS; the interaction is provided by the weak field metric of general relativity from the source. For a static DMSCS we find a neat generalization of our previous results. We then turn to the interesting new case of a time dependent DMSCS, which can be provided by a coherently oscillating axion field leading to superposed time dependent oscillations in the metric; a truly quantum-general relativistic phenomenon. We use scattering theory to derive the decoherence rate in all these cases. When the DMSCS is in a superposition of distinct density profiles, we find that the decoherence rate can be appreciable. We then consider the novel special case in which the density is not in a superposition, but the phase of its field oscillation is; this is a property that cannot be decohered within the nonrelativistic framework. We find that if the probe particle and/or the DMSCS's velocity dispersion is slow, then the rate of decoherence of the phase is exponentially suppressed. However, if both the probe and the DMSCS's velocity dispersion are relativistic, then the phase can decohere more rapidly. As applications, we find that diffuse galactic axions with superposed phases are robust against decoherence, while dense boson stars and regions near black hole horizons are not, and we discuss implications for experiment.
• Abstract（参考訳）: シュロディンガー猫のような状態を含む非自明な量子配列で物質を探索することは非常に興味深い。 このような状態は環境からの脱コヒーレンスに敏感である。 最近はレヴューで。 [1] 非相対論的近似では, 主にダークマター・シュロディンガー・キャット状態(DMSCS)と重力的にのみ相互作用する重畳物質の脱コヒーレンス率を計算した。 本研究ではこれを一般相対論的分析に改善する。 まず、DMSCSを通過するプローブ粒子に対する単一粒子相対論的シュロディンガー方程式を導出する。 静的DMSCSの場合、以前の結果のきちんとした一般化が得られます。 次に、時間依存dmscsの興味深い新しいケースに目を向ける。これはコヒーレントに振動する軸場によって提供され、計量における時間依存振動、すなわち真に量子一般相対論的現象に繋がる。 これらの場合、散乱理論を用いてデコヒーレンス率を導出する。 dmscsが異なる密度プロファイルの重ね合わせにある場合、デコヒーレンスレートは認識可能であることが分かる。 次に、密度が重ね合わせに含まれない新しい特別な場合を考えるが、その場振動の位相は、非相対論的枠組みの中ではデコヒートできない性質である。 プローブ粒子および/またはdmscsの速度分散が遅い場合、位相の非一貫性の速度は指数関数的に抑制される。 しかし、プローブとDMSCSの速度分散の両方が相対論的であれば、位相はより急速に縮退する。 応用として、重ね合わせ相を持つ拡散銀河軸はデコヒーレンスに対して頑健であるが、ブラックホールの地平線付近の密度の高いボソン星や領域はそうではないことを発見し、実験の意義について議論する。

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