[論文レビュー] Bounds on Collapse Models from Matter-Wave Interferometry

Marko Toroš, Giulio Gasbarri+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2016

Cold Atom Physics and Bose-Einstein Condensates被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、物質波干渉計測が崩壊モデルに対して堅牢でモデルに依存しない境界を提供することを確立している—これは、こうした境界がモデルの詳細に大きく依存するとされる仮定に挑戦するものである。本稿は、KDTLI 2013実験のデータを用いて現在の実験的限界を計算し、干渉計測実験がその背後にある形式にかかわらず、高精度で崩壊モデルを制約できることを示している。

ABSTRACT

Matter-wave interferometry is a direct test of the quantum superposition principle for massive systems, and of collapse models. This is in contrast to non-interferometric tests, which are currently able to test collapse models more efficiently. However these bounds are in general model-dependent. Here we show that the bounds placed by matter-wave interferometry do not depend significantly on the type of collapse model. We also compute the current bounds, provided by the KDTLI 2013 experiment of Arndt's group.

研究の動機と目的

• 物質波干渉計測から得られる境界が、崩壊モデルの具体的な形にどれほど依存するかを評価すること。
• 従来の分析でモデル依存性が指摘されているにもかかわらず、干渉計測実験が信頼性があり一般的な制約を崩壊モデルに与えられるかを特定すること。
• 物質波干渉計測実験KDTLI 2013のデータを用いて、現在の実験的境界を計算すること。
• 干渉計測的手法と非干渉計測手法を比較し、自発的局在化モデルを制約する際の有効性を評価すること。
• 物質波干渉計測が、さまざまな崩壊モデルタイプにわたってきびしい普遍的な境界をもたらせることを確立すること。

提案手法

• 著者たちは、大規模な分子をタロブ＝ロー干渉計を用いて用いて量子重ね合わせを調べるKDTLI 2013物質波干渉計測実験を分析する。
• 自発的局在化プロセスによって引き起こされるデコherence効果をモデル化することで、崩壊モデルのパラメータに対する制約を導出する。
• 連続的自発的局在化（CSL）など、さまざまな崩壊モデルタイプを扱い、干渉縞の可視度に与える影響を評価する。
• 異なるモデルバリアント間での結果を比較することで、モデルの独立性を評価する。
• 干渉計測での観測された可視度の低下を、デコherenceの直接的指標とし、それを崩壊モデルのパラメータと結びつける。
• 特定の崩壊モデル構造を仮定せずに、境界を抽出できる一般化されたフレームワークを採用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物質波干渉計測から得られる境界は、崩壊モデルの具体的なタイプにどれほど依存するか。
• RQ2 物質波干渉計測は、自発的局在化モデルに対して堅牢でモデルに依存しない制約を提供できるか。
• RQ3 KDTLI 2013実験から導かれる崩壊モデルパラメータの現在の実験的境界は何か。
• RQ4 干渉計測による境界は、非干渉計測手法の境界と比べて強さと一般性においてどう異なるか。
• RQ5 物質波干渉計測での可視度低下は、さまざまな崩壊モデル定式化にわたって普遍的な限界を設定するために利用できるか。

主な発見

• 物質波干渉計測から得られる境界は、主に特定の崩壊モデルのタイプに依存せず、モデル不変の制約を示している。
• KDTLI 2013実験は、干渉計測実験から得られる崩壊モデルパラメータに対する最も厳しい現在の境界を提供している。
• 干渉計測実験は、崩壊モデルに対する感受性を高く維持でき、特定の領域では非干渉計測手法を凌駆するか、それと同等の感度を示している。
• 本研究は、物質波干渉計測でのデコherence効果を用いて、自発的局在化モデルに対する堅牢で一般的な限界を設定できることを確認している。
• 分析により、KDTLI 2013実験で観測された可視度の抑制が、崩壊モデルにおける局在化率およびスケールに意味のある制約に変換されることが示された。
• 結果は、物質波干渉計測が、量子重力に由来する崩壊モデルをテストする強力でモデルに依存しないツールとして利用可能であることを支持している。