論文の概要: Scalar Gravitational Aharonov-Bohm Effect: Generalization of the Gravitational Redshift
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.14629v1
- Date: Mon, 26 Aug 2024 20:51:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-28 15:34:19.241726
- Title: Scalar Gravitational Aharonov-Bohm Effect: Generalization of the Gravitational Redshift
- Title（参考訳）: Scalar Gravitational Aharonov-Bohm効果: Gravitational Redshiftの一般化
- Authors: Michael E Tobar, Michael T Hatzon, Graeme R Flower, Maxim Goryachev,
- Abstract要約: アハロノフ・ボーム効果(英: Aharonov-Bohm effect)は、ポテンシャルがそれらのポテンシャルに付随する古典的な場が欠如している場合でも、どのように観測可能な効果を持つかを示す量子力学的現象である。
近年の予測では、電子波関数の位相の時間変化は、原子時計のエネルギー準位における変調サイドバンドを誘導すると考えられている。
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- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Aharonov-Bohm effect is a quantum mechanical phenomenon that demonstrates how potentials can have observable effects even when the classical fields associated with those potentials are absent. Initially proposed for electromagnetic interactions, this effect has been experimentally confirmed and extensively studied over the years. More recently, the effect has been observed in the context of gravitational interactions using atom interferometry. Additionally, recent predictions suggest that temporal variations in the phase of an electron wave function will induce modulation sidebands in the energy levels of an atomic clock, solely driven by a time-varying scalar gravitational potential [1]. In this study, we consider the atomic clock as a two-level system undergoing continuous Rabi oscillations between the electron's ground and excited state. We assume the photons driving the transition are precisely frequency-stabilized to match the transition, enabling accurate clock comparisons. Our analysis takes into account, that when an atom transitions from its ground state to an excited state, it absorbs energy, increasing its mass according to the mass-energy equivalence principle. Due to the mass difference between the two energy levels, we predict that an atomic clock in an eccentric orbit will exhibit a constant frequency shift relative to a ground clock corresponding to the orbit's average gravitational redshift, with additional modulation sidebands due to the time-varying gravitational potential.
- Abstract（参考訳）: アハロノフ・ボーム効果(英: Aharonov-Bohm effect)は、ポテンシャルがそれらのポテンシャルに付随する古典的な場が欠如している場合でも、どのように観測可能な効果を持つかを示す量子力学的現象である。
当初、電磁相互作用について提案されたが、この効果は長年にわたって実験的に確認され、広く研究されてきた。
最近では、原子干渉計を用いて重力相互作用の文脈でこの効果が観測されている。
さらに、最近の予測では、電子波関数の位相の時間変化は、時間変化のスカラー重力ポテンシャル [1] によってのみ駆動される原子時計のエネルギー準位における変調サイドバンドを誘導することを示唆している。
本研究では、原子時計を、電子の基底と励起状態の間の連続的なラビ振動を受ける2レベル系とみなす。
遷移を駆動する光子は、遷移に一致するように正確に周波数安定化され、正確なクロック比較を可能にすると仮定する。
我々の分析は、原子が基底状態から励起状態に遷移すると、エネルギーを吸収し、質量エネルギー同値原理に従って質量を増大させることを考慮に入れている。
2つのエネルギーレベルの質量差により、偏心軌道の原子時計は、軌道の平均重力赤方偏移に対応する地上時計に対して一定の周波数シフトを示すと予測する。
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