論文の概要: Observation of the quantum equivalence principle for matter-waves
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.14535v3
- Date: Thu, 27 Mar 2025 15:29:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-28 12:48:23.656179
- Title: Observation of the quantum equivalence principle for matter-waves
- Title（参考訳）: 物質波の量子同値原理の観測
- Authors: Or Dobkowski, Barak Trok, Peter Skakunenko, Yonathan Japha, David Groswasser, Maxim Efremov, Chiara Marletto, Ivette Fuentes, Roger Penrose, Vlatko Vedral, Wolfgang P. Schleich, Ron Folman,
- Abstract要約: アインシュタインの相対性理論は同値原理に基づいている。
倫理原理は、相対論的時空のグローバルな記述にまで拡張される。
新しい干渉計は、量子理論と重力の間の界面のさらなる探索の扉を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06929309810973731
- License:
- Abstract: Einstein's general theory of relativity is based on the principle of equivalence - in essence, dating back to Galileo - which asserts that, locally, the effect of a gravitational field is equivalent to that of an accelerating reference frame, so that the local gravitational field is eliminated in a freely-falling frame. Einstein's theory enables this principle to extend to a global description of relativistic space-time, at the expense of allowing space-time to become curved, realising a consistent frame-independent description of nature at the classical level. Einstein's theory has been confirmed to great accuracy for astrophysical bodies. However, in the quantum domain the equivalence principle has been predicted to take a unique form involving a gauge phase that is observable if the wavefunction - fundamental to quantum descriptions - allows an object to interfere with itself after being simultaneously at rest in two differently accelerating frames, one being the laboratory (Newtonian) frame and the other in the freely-falling (Einsteinian) frame. To measure this gauge phase we realise a novel cold-atom interferometer in which one wave packet stays static in the laboratory frame while the other is in free fall. We follow the relative-phase evolution of the wave packets in the two frames, confirming the equivalence principle in the quantum domain. Our observation is yet another fundamental test of the interface between quantum theory and gravity. The new interferometer also opens the door for further probing of the latter interface, as well as to searches for new physics.
- Abstract（参考訳）: アインシュタインの一般相対性理論は、本質的にガリレオにさかのぼる同値性の原理に基づいており、これは局所的に、重力場の効果は加速する参照フレームのそれと同値であり、局所重力場は自由落下フレームで排除されると主張している。
アインシュタインの理論により、この原理は、時空が曲線になるのを犠牲にして、古典的なレベルでの自然の一貫したフレームに依存しない記述を実現することで、相対論的時空のグローバルな記述にまで拡張することができる。
アインシュタインの理論は天体物理学において非常に正確であることが確認されている。
しかし、量子領域において、等価原理は、波動関数(量子記述の基本となる)が2つの異なる加速フレームで同時に休んだ後に自分自身を干渉させ、一方は実験室(ニュートン)フレームで、もう一方は自由落下(アインシュタイン)フレームで、観測可能なゲージ位相を含むユニークな形式をとると予測されている。
この計器位相を測定するために、1つの波束が実験室のフレーム内で静止し、もう1つの波束が自由落下状態にあるような新しい冷原子干渉計を実現する。
2つのフレームにおけるウェーブパケットの相対位相進化に追従し、量子領域における等価原理を確認する。
我々の観測は、量子論と重力の間の界面のもう一つの基本的なテストである。
新しい干渉計は、後者のインターフェースのさらなる探索の扉を開くとともに、新しい物理学の探索も行う。
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