[논문 리뷰] Non-interferometric test of the Continuous Spontaneous Localization model based on the torsional motion of a cylinder

Matteo Carlesso, Mauro Paternostro외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 08. 16.

Quantum, superfluid, helium dynamics인용 수 30

한 줄 요약

이 논문은 연속적 자발적 국소화(CSL) 모델에 대한 비간섭 측정을 제안하며, 거대한 실린더의 비틀림 운동을 통해 CSL 모델의 매개변수 공간에서 탐색되지 않은 영역을 탐색한다. CSL에 의해 유도된 각운동량 확산을 분석함으로써, 모델의 매개변수를 상당히 제약하게 되며, 거대계에서 자발적 파동함수 붕괴를 시험할 수 있는 새로운 길을 제시한다.

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.

연구 동기 및 목표

• CSL 모델의 매개변수 공간에서 탐색되지 않은 영역에 대한 실험적 제약이 부족한 문제를 해결하기 위해.
• 거대계 시스템에서 물질파 간섭측정의 과제를 피하는 비간섭 방법을 개발하기 위해.
• 거대한 실린더의 비틀림 역학을 활용하여 CSL에 의해 유도된 각운동량 확산을 탐지하기 위해.
• 거대계 스케일에서 자발적 파동함수 붕괴를 시험할 수 있는 새로운 실험적 길을 제공하기 위해.

제안 방법

• 거대한 실린더를 CSL에 의해 유도되는 확률적 힘의 영향을 받는 시스템으로 모델링하기 위해.
• CSL 모델의 확률적 노이즈 항목에서 유도된 각운동량 확산 속도를 유도하기 위해.
• 유도된 비틀림 운동을 분석하여 CSL 효과의 측정 가능한 서명을 추출하기 위해.
• 실린더의 기계적 반응을 이용하여 CSL 붕괴 속도 및 국소화 길이 매개변수를 제약하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거대한 실린더의 비틀림 운동이 CSL에 의해 유도된 각운동량 확산을 민감하게 탐지할 수 있는가?
• RQ2 돌고 있는 실린더의 비간섭 측정으로부터 CSL 모델의 매개변수에 어떤 제약을 부여할 수 있는가?
• RQ3 CSL에 의해 유도된 확률적 토크는 거대한 물체의 회전 역학에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 이 방법을 통해 과거에 검증되지 않은 CSL 매개변수 공간의 영역을 얼마나 넓게 탐색할 수 있는가?

주요 결과

• 돌고 있는 실린더에서 CSL에 의해 유도된 각운동량 확산은 실험적으로 측정할 수 있는 기계적 효과를 유도한다.
• 제안된 방법은 매개변수 공간에서 이전에 탐색되지 않은 영역에서 CSL 붕괴 속도 및 국소화 길이 매개변수에 대한 제약을 가능하게 한다.
• 분석 결과, 거대계 비틀림 시스템은 CSL 효과에 민감하며, 간섭측정 접근법에 대한 실질적인 대안을 제공한다.
• 이 연구는 기계적 운동을 기반으로 한 비간섭 기법이 붕괴 모델의 실험적 시험을 상당히 발전시킬 수 있음을 보여준다.