論文の概要: The effect of quantum decoherence on inflationary gravitational waves
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02563v2
- Date: Fri, 13 Dec 2024 16:15:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-16 14:59:52.815401
- Title: The effect of quantum decoherence on inflationary gravitational waves
- Title（参考訳）: 重力波のインフレーションに及ぼす量子デコヒーレンスの影響
- Authors: Jessie de Kruijf, Nicola Bartolo,
- Abstract要約: インフレーションの理論は、現在宇宙で観測されている構造を量子力学的に生成されたゆらぎから説明するためのメカニズムを提供する。
インフレーションの間、テンソル摂動は他の場と(少なくとも重力的に)相互作用する。
この量子デコヒーレンスにより, 重力波パワースペクトルのスケール依存的な増加が, システムと環境間の相互作用の強度と時間依存性に依存することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The theory of inflation provides a mechanism to explain the structures we observe today in the Universe, starting from quantum-mechanically generated fluctuations. However, this leaves the question of: how did the quantum-to-classical transition, occur? During inflation, tensor perturbations interact (at least gravitationally) with other fields, meaning that we need to view these perturbations as an open system that interacts with an environment. In this paper, the evolution of the system is described using a Lindblad equation, which describes the quantum decoherence of the system. This is a possible mechanism for explaining the quantum-to-classical transition. We show that this quantum decoherence leads to a scale-dependent increase of the gravitational wave power spectrum, depending on the strength and time dependence of the interaction between the system and the environment. By using current upper bounds on the gravitational wave power spectrum from inflation, obtained from CMB and the LIGO-Virgo-KAGRA constraints, we find an upper bound on the interaction strength. Furthermore, we compute the decoherence criterion, which indicates the minimal interaction strength needed for a specific scale to have successfully decohered by the end of inflation. Assuming that the CMB modes have completely decohered, we indicate a lower bound on the interaction strength. In addition, this decoherence criterion allows us to look at which scales might not have fully decohered and could still show some relic quantum signatures. Lastly, we use sensitivity forecasts to study how future gravitational-wave detectors, such as LISA and ET, could constrain the decoherence parameter space. Due to the scale-dependence of the power spectrum, LISA could only have a very small impact. However, ET will be able to significantly improve our current constraints for specific decoherence scenarios.
- Abstract（参考訳）: インフレーションの理論は、量子力学的に生成されたゆらぎから始まり、現在宇宙で観測されている構造を説明するメカニズムを提供する。
しかし、これは、量子-古典遷移がどのように発生したのかという疑問を残している。
インフレーションの間、テンソル摂動は他の場と(少なくとも重力的に)相互作用する。
本稿では,システムの量子デコヒーレンスを記述するリンドブラッド方程式を用いて,システムの進化について述べる。
これは量子-古典遷移を説明するためのメカニズムである。
この量子デコヒーレンスにより, 重力波パワースペクトルのスケール依存的な増加が, システムと環境間の相互作用の強度と時間依存性に依存することを示す。
CMBおよびLIGO-Virgo-KAGRA制約から得られるインフレーションから得られる重力波パワースペクトルの現在の上限を用いて、相互作用強度の上限を求める。
さらに,デコヒーレンス基準を算出し,インフレーションの終了までにデコヒーレンスを脱コヒーレンスするために必要な最小の相互作用強度を示す。
CMBモードが完全にデコヒートされていると仮定すると、相互作用強度の低下を示す。
さらに、このデコヒーレンス基準は、どのスケールが完全にデコヒーレントしていないかを見極め、レリックな量子シグネチャも示せる。
最後に、感度予測を用いて、LISAやETのような将来の重力波検出器がデコヒーレンスパラメータ空間をいかに制限するかを研究する。
パワースペクトルのスケール依存性のため、LISAはわずかしか影響を受けなかった。
しかしETは、特定のデコヒーレンスシナリオに対する現在の制約を大幅に改善することができます。
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