[論文レビュー] Large scale physical effects of T violation in mesons

J. A. Vaccaro|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、中間子における時間反転（T）対称性の破れが、量子経路間の破壊的干渉を引き起こし、前向きと後ろ向きの時間における唯一の妥当な時間発展を選び出すと提唱する。この結果、時間の観測された一方向性が説明され、T対称性の破れを伴うダイナミクスのモデル化における長年の課題が解決され、量子重力および宇宙論に影響を及ぼす。

ABSTRACT

An increasing number of experiments at the Belle, BNL, CERN and SLAC accelerators are confirming the violation of time reversal invariance (T). The violation signifies a fundamental asymmetry between the past and future and calls for a major shift in the way we think about time. Here we show that processes which violate T symmetry induce destructive interference between different paths that the universe can take through time. The interference eliminates all paths except for two that represent continuously forwards and continuously backwards time evolution. Evidence from the accelerator experiments indicates which path the universe is effectively following. This work resolves the long-standing problem of modeling the dynamics of T violation processes. It shows that T violation has previously unknown, large-scale physical effects and that these effects underlie the origin of the unidirectionality of time. It has implications for cosmology and the Wheeler-DeWitt equation of canonical quantum gravity. Finally it provides a view of the quantum nature of time itself.

研究の動機と目的

• 時間反転対称性の破れを伴う過程のダイナミクスをモデル化するという長年の課題を解決すること。
• 自然界で観測される時間の単一方向性の起源を説明すること。
• 高エネルギー物理学におけるT対称性の破れを、大規模な物理的効果および量子重力に結びつけること。
• T対称性の破れ系における量子干渉に基づく時間の矢のメカニズムを提供すること。

提案手法

• 宇宙のすべての可能な時間発展経路をモデル化するために、量子力学的経路積分形式を用いる。
• 破壊的干渉を適用して、前向きに進む経路と後ろ向きに進む経路の2つ以外の経路をすべて排除する。
• Belle、BNL、CERN、SLACからの実験データを分析し、宇宙が実際にどの時間発展経路を効果的に選んでいるかを特定する。
• T対称性の破れ過程を、特にWheeler-DeWitt方程式に含まれる正準量子重力の枠組みに統合する。
• T対称性の破れが、量子干渉を通じて時間発展経路の選択を引き起こすことを示す。
• 経路干渉を通じて、中間子のT対称性の破れと巨視的時間の矢との間の関係を確立する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間反転対称性の破れは、どのように量子系における特定の時間発展経路の選択を引き起こすか？
• RQ2 中間子におけるT対称性の破れ過程から生じる大規模な物理的効果は何か？
• RQ3 T対称性の破れは、宇宙における観測された時間の単一方向性をどのように説明するか？
• RQ4 T対称性の破れ相互作用は、量子重力のWheeler-DeWitt方程式にどのような影響を及ぼすか？
• RQ5 量子干渉は、非単一方向の時間経路をどのように排除するか？

主な発見

• T対称性の破れが、前向きに進む経路と後ろ向きに進む経路の2つ以外のすべての時間発展経路を消去する破壊的干渉を引き起こす。
• 加速器実験からの実験データは、宇宙が実際にどの時間経路を効果的に選んでいるかを示している。
• このメカニズムは、T対称性の破れ系における量子干渉の結果として、時間の単一方向性の起源を説明する。
• モデルは、T対称性の破れダイナミクスを一貫した枠組みで理解するのを提供し、以前の理論的不整合を解消する。
• 研究結果はWheeler-DeWitt方程式に直接的な影響を及ぼし、T対称性の破れが量子重力の時間構造を形作る役割を果たす可能性を示唆する。
• 本研究は、T対称性の破れが及ぼすこれまで未知の大規模な物理的効果を明らかにし、素粒子物理学と宇宙論的時間非対称性を結びつける。