[論文レビュー] Non-interferometric test of the Continuous Spontaneous Localization model based on the torsional motion of a cylinder

Matteo Carlesso, Mauro Paternostro+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 16, 2017

Quantum, superfluid, helium dynamics被引用数 30

ひとこと要約

本論文は、巨視的円筒のねじり運動を用いて、連続的自発的局在化（CSL）モデルの未探索領域のパラメータ空間を調べる非干渉的テストを提案する。CSLによって引き起こされる角運動量拡散を分析することで、モデルのパラメータを顕著に制約し、巨視的系における波動関数の自発的崩壊を検証する新しい道筋を提供する。

ABSTRACT

The Continuous Spontaneous Localization (CSL) model is the best known and studied among collapse models, which modify quantum mechanics and identify the fundamental reasons behind the unobservability of quantum superpositions at the macroscopic scale. Albeit several tests were performed during the last decade, up to date the CSL parameter space still exhibits a vast unexplored region. Here, we study and propose an unattempted non-interferometric test aimed to fill this gap. We show that the angular momentum diffusion predicted by CSL heavily constrains the parametric values of the model when applied to a macroscopic cylinder, eventually allowing to cover the unexplored region of the parameter space.

研究の動機と目的

• CSLモデルの未探索領域のパrameter空間における実験的制約の不足に対処すること。
• 巨視的系における物質波干渉法の挑戦を避ける非干渉的手法を開発すること。
• 巨視的円筒のねじりダイナミクスを活用して、CSLに起因する角運動量拡散を検出すること。
• 巨視的スケールでの波動関数の自発的崩壊を検証するための新しい実験的アプローチを提供すること。

提案手法

• 巨視的円筒をCSLに起因する確率的力が作用する系としてモデル化すること。
• CSLモデルの確率的ノイズ項から角運動量拡散率を導出すること。
• 得られたねじり運動を分析して、CSL効果の測定可能なシグネチャを抽出すること。
• 円筒の機械的応答を用いて、CSL崩壊率および局在化長パラメータを制約すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 巨視的円筒のねじり運動は、CSLに起因する角運動量拡散を感受可能な感度でプローブとして機能できるか？
• RQ2 回転する円筒の非干渉的測定から、CSLモデルのパラメータにどのような制約を課すことができるか？
• RQ3 CSLに起因する確率的トルクは、巨視的物体の回転ダイナミクスにどのように影響を与えるか？
• RQ4 この手法は、これまで未検証のCSLパラメータ空間のどの程度の領域を探索できるか？

主な発見

• 回転する円筒におけるCSLに起因する角運動量拡散は、実験的に測定可能な機械的効果を引き起こし、これをプローブ可能である。
• 提案された手法により、これまで未探索の領域におけるCSL崩壊率および局在化長パラメータの制約が可能となった。
• 分析から、巨視的ねじり系はCSL効果に対して感受可能であり、干渉的手法とは対照的な実現可能な代替手段であることが示された。
• 本研究は、機械的運動に基づく非干渉的技術が、崩壊モデルの実験的検証を顕著に前進させられることを示した。