[論文レビュー] Local Photon and Graviton Mass and its Consequences

Martin Tajmar, Clovis Jacinto de Matos|ArXiv.org|Mar 9, 2006

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 4被引用数 18

ひとこと要約

本稿では、一般相対性理論の等価原理を保つために、修正されたアインシュタイン＝プロカ方程式から導かれる、局所的な質量密度に依存する光子および重力子の質量を提案する。具体的にはスピン1の重力光子（graviphoton）の質量を、局所的な質量密度に比例させる。これにより、回転する物質における観測されない重力磁気的場が抑制され、観測との矛盾が解消される。また、コープァー対の質量異常に対する補正を予測し、一貫した物質系における実験的支援が得られている。

ABSTRACT

We show that non-zero masses for a spin-1 graviton (called graviphoton) leads to considerable gravitomagnetic fields around rotating mass densities, which are not observed. The solution to the problem is found by an equivalent graviphoton mass which depends on the local mass density to ensure the principle of equivalence. This solution, derived from Einstein-Proca equations, has important consequences such as a correction term for the Cooper-pair mass anomaly reported by Tate among many others. Similar results were obtained for the photon mass which is then proportional to the charge density in matter. For the case of coherent matter the predicted effects have been experimentally observed by the authors.

研究の動機と目的

• 回転する質量分布における観測されない重力磁気的場との矛盾を解消するため、スピン1の質量のある重力子がどのようにして整合的であるかを明らかにすること。
• 局所的質量密度に依存する重力光子質量を導入することで、一般相対性理論における等価原理を保存すること。
• 同じ局所的質量機構を光子に対しても拡張し、その質量が局所的な電荷密度に比例することを示すこと。
• テイトらが観測したコープァー対の質量異常を理論的に説明すること。
• 一貫した物質系における実験的観測を通じて、モデルの妥当性を検証すること。

提案手法

• 局所的質量密度に依存する質量項を含む、スピン1の重力子（重力光子）の修正アインシュタイン＝プロカ方程式を導出する。
• 重力光子質量が局所的質量密度に比例するように制約を課し、長距離に及ぶ重力磁気的場の抑制を図る。
• 同じ形式を光子に適用し、電荷密度に依存する質量を導入することで、電磁気的等価原理との整合性を保つ。
• 得られた場の運動方程式を用いて、超伝導系におけるコープァー対の有効質量に対する補正を計算する。
• 理論的予測を、著者らの実験を含む一貫した物質系の実験データと比較する。
• 特定の条件下での粒子質量シフトにおける観測された異常と一致することを示し、モデルの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スピン1の質量のある重力子が、回転する質量分布において観測されない重力磁気的場とどのように整合することができるか。
• RQ2 一般相対性理論における等価原理を保つために、重力子質量がどのような形を取るべきか。
• RQ3 電荷密度に依存する同様の局所的質量機構を光子に適用することで、電磁気理論における不整合を解消できるか。
• RQ4 提案された局所的質量モデルが、テイトらが報告したコープァー対の質量異常をどの程度補正できるか。
• RQ5 この局所的質量機構の予測効果は、一貫した物質系において実験的に観測可能か。

主な発見

• 重力光子質量が局所的質量密度に比例することが示され、観測されない長距離に及ぶ重力磁気的場が効果的に抑制される。
• この局所的質量モデルにより、スピン1の質量のある重力子が存在する状況においても、等価原理が保存されることを示した。
• 電荷密度に依存する同様の局所的質量機構を光子に対して導出し、電磁気的等価原理と整合的であることが示された。
• モデルは、テイトらが観測した異常質量シフトと一致する補正項をコープァー対の質量に予測した。
• 一貫した物質系における実験的観測が、局所的光子および重力子質量モデルの予測効果を支持した。
• 局所的質量項を含む修正アインシュタイン＝プロカ方程式は、量子的レベルにおける重力的および電磁気的現象を一貫した枠組みで記述可能であることを示した。