論文の概要: Testing the weak equivalence principle for nonclassical matter with torsion balances

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06333v1
• Date: Sat, 06 Dec 2025 07:44:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.305095
• Title: Testing the weak equivalence principle for nonclassical matter with torsion balances
• Title（参考訳）: ねじれバランスをもつ非古典的物質に対する弱同値原理の検証
• Authors: Roberto Onofrio, Alexander R. H. Smith, Lorenza Viola,
• Abstract要約: ねじりバランスを用いた弱等価原理(WEP)のテストを提案する。 フリーフォール作用素の行列要素を導出するモデルを導出する。 本稿では,WEPの有効性をトーションバランス設定で検証する方法を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.99844472131922
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose tests of the weak equivalence principle (WEP) using a torsion balance, in which superposition of energy eigenstates are created in a controllable way for the test masses. After general considerations on the significance of tests of the WEP using quantum states and the need for considering inertial and gravitational masses as operators, we develop a model to derive the matrix elements of the free-fall operator, showing that the variance of the acceleration operator, in addition to its mean, enables estimation of violations of the WEP due to quantum coherence in a way that is robust with respect to shot-to-shot fluctuations. Building on this analysis, we demonstrate how the validity of the WEP may be tested in a torsion balance setup, by accessing the mean and variance of a torque operator we introduce and quantize. Due to the long acquisition times of the signal as compared to the timescale on which coherent superposition states may survive, we further propose a dynamical setting, where the torsion balance is subject to a time-dependent gravitational field, and measurements of angular acceleration encode possible violations of the WEP.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、エネルギー固有状態の重畳を試験質量の制御可能な方法で生成するトーションバランスを用いた弱同値原理(WEP)のテストを提案する。 量子状態を用いたWEPのテストの重要性や、慣性質量や重力質量を演算子として考える必要性を総合的に検討した後、加速作用素の行列要素を導出するモデルを開発し、その平均に加えて、加速作用素の分散は、ショット・ツー・ショットのゆらぎに対して頑健な方法で、量子コヒーレンスによるWEPの違反を推定できることを示す。 この分析に基づいて、トルク演算子の平均値と分散値にアクセスして、トーションバランス設定でWEPの有効性を検証し、量子化する。 さらに、コヒーレント重畳状態が持続する時間スケールと比較して、信号の長い取得時間により、トーションバランスが時間依存重力場に従属し、また、角加速度の測定がWEPの破れを符号化する動的設定を提案する。

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