論文の概要: Fermion production at the boundary of an expanding universe: a cold-atom gravitational analogue

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.01355v6
• Date: Thu, 15 Jun 2023 16:26:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-17 02:55:39.125981
• Title: Fermion production at the boundary of an expanding universe: a cold-atom gravitational analogue
• Title（参考訳）: 膨張する宇宙の境界におけるフェルミオン生成:冷たい原子の重力類似物
• Authors: Carlos Fulgado-Claudio, Jose M. S\'anchez Vel\'azquez, Alejandro Bermudez
• Abstract要約: フリードマン・ロバートソン・ウォルカー時空におけるディラックフェルミオンの宇宙粒子生成現象について検討した。 ラマン光学格子における超低温原子を用いた重力アナログの量子シミュレーション手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.8204255655161
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study the phenomenon of cosmological particle production of Dirac fermions in a Friedman-Robertson-Walker spacetime, focusing on a (1+1)-dimensional case in which the evolution of the scale factor is set by the equations of Jackiw-Teitelboim gravity. As a first step towards a quantum simulation of this phenomenon, we consider two possible lattice regularizations, which allow us to explore the interplay of particle production and topological phenomena in spacetimes with a boundary. In particular, for a Wilson-type discretization of the Dirac field, the asymptotic Minkowski vacua connected by the intermediate expansion corresponds to symmetry-protected topological groundstates, and have a boundary manifestation in the form of zero-modes exponentially localized to the spatial boundaries. We show that particle production can also populate these zero modes, which contrasts with the situation with a na\"ive-fermion discretization, in which conformal zero-mass fields exhibit no particle production. We present a scheme for the quantum simulation of this gravitational analogue by means of ultra-cold atoms in Raman optical lattices, which requires real-time control of the Raman-beam detuning according to the scale factor of the simulated spacetime, as well as band-mapping measurements.
• Abstract（参考訳）: フリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空におけるディラック・フェルミオンの宇宙論的粒子生成現象を,ジャッキー・テイテルボイム重力の方程式によってスケール因子の進化が設定される(1+1)次元の場合に焦点をあてた。 この現象の量子シミュレーションへの第一歩として、2つの格子正則化を考えることにより、粒子生成の相互作用と境界を持つ時空における位相現象を探索することができる。 特に、ディラック場のウィルソン型離散化では、中間拡大によって連結された漸近的ミンコフスキー空隙は対称性で保護された位相基底状態に対応し、空間境界に指数関数的に局在したゼロモードの形で境界を現示する。 また, 粒子生成は粒子生成を伴わないna\"ive-fermion discretizationの状況と対照的に, 粒子生成がこれらのゼロモードをポピュレートできることを示した。 本稿では、ラマン格子の超低温原子を用いたこの重力アナログの量子シミュレーション手法を提案する。これは、シミュレーション時空のスケール係数に応じてラマンビームデチューニングをリアルタイムに制御することと、バンドマッピングの測定を必要とする。

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