論文の概要: Atomic Dirac energy-level dynamics and redshift in the 4xU(1) gravity gauge field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.22057v1
- Date: Fri, 27 Jun 2025 09:53:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-30 21:12:23.158183
- Title: Atomic Dirac energy-level dynamics and redshift in the 4xU(1) gravity gauge field
- Title（参考訳）: 4xU(1)重力ゲージ場における原子ディラックエネルギーレベルダイナミクスと赤方偏移
- Authors: Mikko Partanen, Jukka Tulkki,
- Abstract要約: 4xU(1)重力ゲージ場における水素様原子に対するディラック方程式を解く。
重力ゲージ場は、実験的に観測可能な重力赤方偏移と一致する量で原子ディラックエネルギー準位をシフトすることを示す。
我々の研究は、強い重力場における量子フォトニクス現象の研究の新たな可能性を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Gravitational interaction unavoidably influences atoms and their electromagnetic radiation field in strong gravitational fields. Theoretical description of such effects using the curved metric of general relativity is limited due to the classical nature of the metric and the assumption of the local inertial frame, where gravitational interaction is absent. Here we apply unified gravity extension of the Standard Model [Rep. Prog. Phys. 88, 057802 (2025)] to solve the Dirac equation for hydrogen-like atoms in the 4xU(1) gravity gauge field, which appears alongside all other quantum fields. We show that the gravity gauge field shifts the atomic Dirac energy levels by an amount that agrees with the experimentally observable gravitational redshift. Our result for the redshift follows directly from quantum field theory and is strictly independent of the metric-based explanation of general relativity. Furthermore, we present how gravitational potential gradient breaks the symmetry of the electric potential of the atomic nucleus, thus leading to splitting of otherwise degenerate spectral lines in strong gravitational fields. Enabling detailed spectral line analysis, our work opens novel possibilities for future investigations of quantum photonics phenomena in strong gravitational fields.
- Abstract（参考訳）: 重力相互作用は強い重力場における原子とその電磁放射場に必然的に影響を及ぼす。
一般相対性理論を用いたそのような効果の理論的な記述は、計量の古典的な性質と重力相互作用が欠如している局所慣性フレームの仮定によって制限される。
ここでは、標準模型(Phys. 88, 057802 (2025))の統一重力拡張を適用し、他のすべての量子場と共に現れる4xU(1)重力ゲージ場における水素様原子のディラック方程式を解く。
重力ゲージ場は、実験的に観測可能な重力赤方偏移と一致する量で原子ディラックエネルギー準位をシフトすることを示す。
赤方偏移の結果は、場の量子論から直接従うことができ、一般相対性理論の計量に基づく説明とは厳密には独立である。
さらに、重力ポテンシャル勾配が原子核の電位の対称性を破り、強い重力場において、それ以外は退化したスペクトル線の分裂を引き起こすことを示す。
詳細なスペクトル線解析によって、我々の研究は、強い重力場における量子フォトニクス現象の研究の新たな可能性を開く。
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