[論文レビュー] Relativistic consistency rules out GRW-Pearle collapse schemes

Casey Blood|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2010

Quantum Mechanics and Applications参考文献 11被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、測定結果がすべての慣性系に対して不変である必要がある相対論的整合性—つまり、測定結果がすべての慣性系で同一であるべきであるという要請—が、量子力学におけるGRW-Pearleの自己崩壊モデルを排除することを示している。著者は崩壊事象のローレンツ変換を分析することで、これらのモデルが慣性系依存の検出結果を予測することを示し、相対性を破るため物理的に整合しないことを明らかにした。

ABSTRACT

If the outcome recorded by a detector is required to be the same in all relativistically equivalent frames of reference, then a large class of collapse models, including the GRW-Pearle scheme, is ruled out.

研究の動機と目的

• 自発的崩壊モデル、特にGRW-Pearleモデルが特殊相対性理論の原則と整合するかどうかを評価すること。
• 崩壊モデルにおける測定結果がローレンツ変換のもとで不変のままであるかどうかを調査すること。
• 相対論的不変性の要請が特定の崩壊スキームを排除するかどうかを特定すること。
• 異なる慣性系間での崩壊事象の変換性質を分析すること。

提案手法

• 著者は、超位置に存在する量子系を相対論的検出器が測定する gedankenexperiment を構築した。
• 崩壊事象の時空座標にローレンツ変換を適用し、フレーム不変性を評価した。
• 分析の焦点は、検出結果（例えば、どの分岐が選択されるか）がすべての慣性系で同一のままであるかどうかに向けられた。
• GRW-Pearleモデルの確率的崩壊メカニズムが、特に崩壊のタイミングと位置に関して相対論的変換のもとでどうなるかを検討した。
• 論文は相対論的枠組みを用いて、異なる参照系における予測された検出結果を比較した。
• 主張は、物理的結果がローレンツ不変でなければならないという仮定に基づいている。これは特殊相対性理論の基盤たる要請である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GRW-Pearle崩壊モデルは、すべての慣性系において同一の測定結果を予測するか？
• RQ2 GRW-Pearleの確率的崩壊過程はローレンツ不変性と整合するか？
• RQ3 崩壊事象がフレーム依存である場合、相対論的観測者が同じ物理的結果を一貫して記述できるか？
• RQ4 崩壊事象がフレーム依存であることは、自発的崩壊理論の物理的整合性にどのような意味を持つのか？
• RQ5 相対論的不変性の要請は、GRW-Pearleクラスのモデルを排除するのか？

主な発見

• GRW-Pearle崩壊モデルは、異なる慣性系で異なる検出結果を予測する。
• 崩壊事象のローレンツ変換により、フレーム間で一貫性のない測定結果が生じ、相対論的整合性が破られる。
• モデルの確率的崩壊メカニズムはローレンツ変換に対して不変でないため、特殊相対性理論と根本的な矛盾を来す。
• 論文は、優先フレームや絶対時刻に依存するあらゆる崩壊モデル—GRW-Pearleがその例である—が、相対論的整合性の要請によって除外されることを結論づけた。
• 崩壊時刻と位置がローレンツ不変でないことが明らかになり、検出結果に観測可能なフレーム依存性が生じる。
• ゆえに、ローレンツ不変性を破る限り、GRW-Pearle方式は量子力学の基本的理論として成立しない。