[논문 리뷰] An Indication From the Magnitude of CP Violations that Gravitation is a Possible Cause of Wave-Function Collapse

Daniel I. Fivel|ArXiv.org|1997. 10. 16.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 5인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 중력 효과가 파동함수 붕괴를 유도할 수 있으며, 케이온 붕괴에서의 CP 위반의 크기를 이용해 붕괴 스케일을 제약한다. 관측된 CP 위반이 붕괴 에너지 스케일에 대해 매우 작고 플랑크 에너지에 가까운 하한을 제시함으로써 중력이 붕괴의 근본 원인일 수 있음을 시사하며, 만약 이 하한이 달성된다면 B 메손 붕괴에서의 CP 위반 분해비율은 약 10⁻⁵로 예측된다.

ABSTRACT

We consider experimental evidence for the hypothesis that the Planck energy, $E_p \approx 10^{19}GeV$, sets the scale $ε$ at which wave function collapse causes deviations from linear Schrödinger evolution. With a few plausible assumptions about the collapse process, we first show that the observed CP violation in $K_L$ decay implies a lower bound on $ε$ remarkably close to $E_p$. If the bound is saturated, the entire CP violation is due to collapse and a prediction made that the branching ratio for CP violation in the B meson decay will be $γ\approx 10^{-5}$. We then show that the assumptions are consequences of a simple non-linear, stochastic modification of the Schrödinger equation with $ε$ setting the scale of the non-linearity.

연구 동기 및 목표

• K_L 붕괴에서의 CP 위반 크기가 파동함수 붕괴의 중력적 기원을 뒷받침하는 증거인지 조사하기.
• 비선형적이고 확률적인 슈뢰딩거 방정식 수정이 붕괴를 유도하는 에너지 스케일 ε를 결정하기.
• 관측된 CP 위반이 이러한 붕괴 메커니즘으로 완전히 설명될 수 있는지 테스트하기.
• 붕괴 스케일 ε가 플랑크 에너지에 도달할 경우, B 메손 붕괴에서의 CP 위반에 대한 예측을 도출하기.

제안 방법

• 저자는 비선형적이며 확률적인 슈뢰딩거 방정식 수정을 가정하며, ε가 비선형성의 강도를 결정하는 스케일임을 가정한다.
• K_L 붕괴에서의 CP 위반에 대한 실험 데이터를 이용해 ε에 대한 하한을 유도한다.
• 붕괴 과정이 K_L 붕괴에서 관측된 모든 CP 위반을 담당한다고 가정한다.
• 모델을 확장하여 ε ≈ E_p일 경우 B 메손 붕괴에서의 CP 위반 분해비율을 예측한다.
• 이론적 분석을 통해 수정된 슈뢰딩거 방정식과 가정의 일관성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 K_L 붕괴에서의 CP 위반 크기는 파동함수 붕괴의 에너지 스케일 ε에 대한 하한을 암시하는가?
• RQ2 관측된 CP 위반은 모두 중력에 의해 유도된 붕괴 메커니즘으로 완전히 기인할 수 있는가?
• RQ3 붕괴 스케일 ε가 플랑크 에너지와 동일할 경우, B 메손 붕괴에서의 CP 위반 분해비율은 얼마인가?
• RQ4 붕괴 모델의 근본이 되는 가정들은 비선형적이고 확률적인 슈뢰딩거 방정식 수정과 일관한가?
• RQ5 관측된 CP 위반을 고려할 때, 플랑크 에너지 스케일 ε이 이러한 붕괴 과정에 자연스러운 스케일인가?

주요 결과

• K_L 붕괴에서의 관측된 CP 위반은 플랑크 에너지 Ep ≈ 10¹⁹ GeV에 매우 가까운 붕괴 에너지 스케일 ε에 대한 하한을 암시한다.
• ε에 대한 하한이 달성된다면, K_L 붕괴에서 관측된 전체 CP 위반은 파동함수 붕괴에 기인한다.
• ε = Ep일 경우, B 메손 붕괴에서의 CP 위반 분해비율은 약 10⁻⁵로 예측된다.
• 하한을 유도하는 데 사용된 가정들은 단순한 비선형적이고 확률적인 슈뢰딩거 방정식 수정과 일관됨이 입증되었다.
• 결과는 중력이 파동함수 붕괴의 근본 원인일 수 있으며, 플랑크 규모가 이러한 붕괴 과정에 자연스러운 에너지 스케일임을 시사한다.