論文の概要: Testing the equivalence principle with time-diffracted free-falling
quantum particles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.04189v1
- Date: Sat, 9 Jul 2022 04:19:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-05 21:32:56.856975
- Title: Testing the equivalence principle with time-diffracted free-falling
quantum particles
- Title（参考訳）: 時間回折自由落下量子粒子による等価原理の検証
- Authors: Juan A. Ca\~nas, J. Bernal, and A. Mart\'in-Ruiz
- Abstract要約: 重力の等価原理は、物質波の時間における回折を用いて量子レベルで検討される。
シャッターに発生する準単色粒子のビームは, 重力場により, 時刻$t = 0$で除去され, 落下する。
この場合、同値原理の弱いバージョンと強いバージョンの両方が違反していることを示す。
- 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: The equivalence principle of gravity is examined at the quantum level using
the diffraction in time of matter waves in two ways. First, we consider a
quasi-monochromatic beam of particles incident on a shutter which is removed at
time $t = 0$ and fall due to the gravitational field. The probability density
exhibits a set of mass-dependent oscillations which are genuinely quantum in
nature, thereby reflecting quantum violations to the weak equivalence
principle, although the strong equivalence principle remains valid. We estimate
the degree of violation in terms of the width of the diffraction-in-time
effect. Second, motivated by the recent advances in the manipulation of
ultracold atoms and neutrons as well as the experimental observation of quantum
states of ultracold neutrons in the gravitational field above a flat mirror, we
study the diffraction in time of a suddenly released beam of particles
initially prepared in gravitational quantum bound states. In this case, we
quantify the degree of violation by comparing the time of flight from the mean
position of the initial wave packet versus the time of flight as measured from
the mirror. We show that, in this case both the weak and strong versions of the
equivalence principle are violated. We demonstrate that compatibility between
equivalence principle and quantum mechanics is recovered in the macroscopic
(large-mass) limit. Possible realizations with ultracold neutrons, cesium atoms
and large molecules are discussed.
- Abstract（参考訳）: 重力の等価原理は2つの方法で物質波の時間における回折を用いて量子レベルで調べられる。
まず,シャッターに衝突する粒子の準単色ビームについて検討し,t = 0$ の時点で除去し,重力場により落下する。
確率密度は自然界において真に量子的な質量依存振動の集合を示し、強い同値原理は有効であるが、弱同値原理に量子違反を反映する。
我々は、回折-時間効果の幅の観点から、違反の程度を推定する。
第2に、超低温原子と中性子の操作の最近の進歩と、平面ミラー上の重力場における超低温中性子の量子状態の実験的な観察により、重力量子境界状態に最初に準備された粒子の突然放出ビームの時間における回折について研究した。
この場合、初期波束の平均位置からの飛行時間と鏡から測定した飛行時間とを比較して、違反の程度を定量化する。
この場合、同値原理の弱バージョンと強バージョンの両方が違反していることを示す。
等価原理と量子力学の整合性は、マクロ(大質量)限界で回復することを示した。
超低温中性子、セシウム原子、大きな分子による実現の可能性について論じる。
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