論文の概要: Semiclassical phases of charged spin-$1/2$ matter-wave interferometers in gravitational wave backgrounds
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.24751v1
- Date: Mon, 27 Apr 2026 17:55:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-28 17:12:08.359411
- Title: Semiclassical phases of charged spin-$1/2$ matter-wave interferometers in gravitational wave backgrounds
- Title（参考訳）: 荷電スピン1/2$の物質波干渉計の重力波背景における半古典位相
- Authors: Nontapat Wanwieng, Apimook Watcharangkool,
- Abstract要約: 曲がった時空を伝播する物質波は、幾何学とゲージ構造の両方を符号化する位相を蓄積する。
我々は、共変ディラック方程式のWKB展開に基づく電荷スピン1/2$の物質波干渉計のための半古典的フレームワークを開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: A matter wave propagating through curved spacetime accumulates phase that encodes both geometry and gauge structure. We develop a semiclassical framework for charged spin-$1/2$ matter-wave interferometers based on a WKB expansion of the covariant Dirac equation, in which the phase decomposes into dynamical, spin, and electromagnetic Aharonov-Bohm (AB) contributions. In a freely falling detector frame, all three channels are governed by local tidal fields. In a weak gravitational-wave (GW) background, the dynamical and spin phases probe the gravitoelectric and gravitomagnetic sectors of curvature, while the AB phase arises from curvature-induced electromagnetic fields obtained from Maxwell's equations in curved spacetime. For a Mach-Zehnder interferometer (MZI), all three responses are determined by the same tidal scale, $\ddot{h}_A \sim Ω^2_{gw}h_0$, and filtered by a common geometric kernel, while entering through distinct physical couplings. In particular, the AB contribution depends not only on the enclosed flux but also on spatial variations of the induced fields and exhibits an intrinsic frequency dependence set by the traversal time. These results provide a unified description of matter-wave interferometric phases in time-dependent GW backgrounds and identify complementary dynamical, spin, and electromagnetic pathways through which spacetime curvature imprints itself on quantum interference.
- Abstract（参考訳）: 曲がった時空を伝播する物質波は、幾何学とゲージ構造の両方を符号化する位相を蓄積する。
我々は、共変ディラック方程式のWKB展開に基づく電荷スピン1/2$の物質波干渉計のための半古典的枠組みを開発し、そこでは位相が動的、スピン、電磁的アハロノフ・ボーム(AB)の寄与に分解される。
自由に落下する検出器のフレームでは、3つのチャネルは全て局所的な潮流磁場によって制御される。
弱い重力波(GW)の背景では、動的およびスピン相は曲率の重力電セクターと重力電磁セクターを探査する一方、AB相は曲がった時空のマクスウェル方程式から得られる曲率誘起電磁場から生じる。
マッハ・ツェンダー干渉計(MZI)では、全ての3つの応答は同じ潮位スケール、$\ddot{h}_A \sim Ω^2_{gw}h_0$で決定され、異なる物理的結合を通しながら共通の幾何学的カーネルによってフィルタリングされる。
特に、ABコントリビューションは、閉じたフラックスだけでなく、誘導されたフィールドの空間的変動にも依存し、トラバース時間によって設定される固有周波数依存性を示す。
これらの結果は、時間依存GW背景における物質-波干渉位相を統一的に記述し、時空曲率を量子干渉に印加する相補的力学、スピン、電磁経路を同定する。
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