[論文レビュー] Orthopositronium: "On the possible relation of gravity to electricity"

B. A. Kotov, B. M. Levin+1 more|ArXiv.org|Apr 24, 2006

Relativity and Gravitational Theory参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、『鏡宇宙』とC場を介した非摂動的重力-電気力結合モードが、消滅崩壊率に約0.2%寄与することを提案し、orthopositroniumの寿命パズルの解消を挑戦する。また、ミシガン大学グループの真空中実験が電場によってこのモードを抑制したため、QEDと一見一致したように見えると主張し、重力に対して電場が平行および垂直な状況での比較測定を提案して代替解釈を検証する必要がある。

ABSTRACT

The resolve of the 'orthopositronium-lifetime puzzle' needs study of the "isotope anomaly" in gaseous neon and also of the contribution ~ 0.002 of nonperturbative mode into orthopositronium annihilation. The Michigan results (2003) are considered as the first supervision of relation between gravitation and electricity. For the decision of alternative in interpretation of new and former results it is necessary to execute the program of additional measurements.

研究の動機と目的

• ミシガン大学グループの2003年真空中測定が、orthopositroniumの寿命パズルを解決したとされる解釈に反論すること。
• 観測されたQEDとの一致が、非摂動的消滅モードの電場による抑制に起因するという主張。
• 『同位体異常』およびo-Ps崩壊における非摂動的寄与（約0.2%）が、重力と電磁気の間のより深い関係の証拠であると主張すること。
• 重力に対して電場が平行および垂直な状況でのo-Ps崩壊率を比較する新規実験を要請すること。
• 非局所的で『鏡宇宙』を介した相互作用を考慮に入れ、過去の実験データ（特にバッファガスおよび真空中実験）を再評価すること。

提案手法

• ミシガン大学グループの2003年真空中実験と、QEDとの一致を主張するその結果を分析し、電場（E ≈ 10⁴ V/cm）が非摂動的消滅モードを抑制したと主張する。
• m = ±1およびm = 0（2γ）状態のo-Psが、仮想単一光子消滅と鏡宇宙の交換により異なる挙動を示し、非局所的ダイナミクスを引き起こすと提案する。
• 抑制基準を導入：E > (g - γ_cr)·m_eff / (2n·e·cosα)。ここでEは約10⁴ V/cmを超える必要があり、非摂動的モードを抑制する。
• Eが重力に対して垂直（α ≈ 90°）の場合、抑制基準が満たされず、非摂動的モードが回復され、約0.2%の寄与が検出可能になると主張する。
• 図1（[1]）とバレリー博士論文の図4.6および4.15を比較し、2003年実験ではEが重力と平行であったと推論する。
• ミシガン結果の統計誤差140 ppmおよび系統誤差115 ppmが、隠れた非摂動的寄与を除外するには不十分であると解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ミシガン大学2003年o-Ps寿命測定における理論と実験の一致は、外部電場による非摂動的消滅モードの抑制に起因しているのでは？
• RQ2 過去の実験で観測されたo-Ps崩壊率への約0.2%の寄与は、『鏡宇宙』およびC場を介した非局所的相互作用に起因するのでは？
• RQ3 気体状のネオンにおける同位体異常は、o-Ps系における重力-電磁気の関係を示唆する証拠となるのでは？
• RQ4 電場を重力に対して垂直に再配置することで、非摂動的モードを回復させ、その真の寄与を明らかにできるのでは？
• RQ5 o-Ps実験における標準的運動エネルギー測定は、マクロな量子構造と結合する小さなが物理的に有意な『位相』を検出するのに不十分なのでは？

主な発見

• ミシガン大学の2003年真空中測定（λ_T = 7.0404(10)(8) μs⁻¹）は、電場が非摂動的消滅モードを抑制したため、orthopositroniumの寿命パズルの決定的解決とは言えない。
• o-Ps消滅への非摂動的寄与は約0.2%（バッファガス中では0.19% ± 0.02%、真空中では0.14% ± 0.023%）と推定され、『鏡宇宙』およびC場との相互作用に起因するとされる。
• 2003年実験における電場（E ≈ 10⁴ V/cm）は重力と平行に配置されており、非摂動的モードが抑制された。重力に対してEが垂直な場合、このモードは検出可能となる。
• Eが重力に対して垂直（α ≈ 90°）の場合、抑制基準が満たされず、非摂動的モードは回復され、その寄与が測定可能となる。
• 2003年実験の系統誤差115 ppmは、この非摂動的モードの存在を除外するには不十分であり、抑制機構が考慮されていなかったため。
• 著者らは、非摂動的モードと重力-電磁気結合を伴う代替解釈が排除できないと結論づけ、E場の向きを変えての直接的実験的検証が求められると結論づける。