[论文解读] Non-interferometric test of the Continuous Spontaneous Localization model based on the torsional motion of a cylinder

Matteo Carlesso, Mauro Paternostro+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 16, 2017

Quantum, superfluid, helium dynamics被引用 30

一句话总结

本文提出了一种基于宏观圆柱体扭转运动探测连续自发定域（CSL）模型的非干涉测试方法，以探索CSL参数空间中尚未被探索的区域。通过分析由CSL引起的角动量扩散，该研究显著约束了模型参数，为在宏观系统中检验波函数自发坍缩提供了新途径。

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.

研究动机与目标

• 解决CSL模型在参数空间未探索区域缺乏实验约束的问题。
• 开发一种非干涉方法，以避免宏观系统中物质波干涉测量所面临的挑战。
• 利用宏观圆柱体的扭转动力学探测CSL引起的角动量扩散效应。
• 为在宏观尺度上测试波函数自发坍缩提供新的实验途径。

提出的方法

• 将宏观圆柱体建模为受CSL引起的随机力作用的系统。
• 从CSL模型的随机噪声项中推导出角动量扩散速率。
• 分析由此产生的扭转运动，以提取CSL效应的可测量特征。
• 利用圆柱体的机械响应来约束CSL坍缩率和定域长度参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 宏观圆柱体的扭转运动能否作为探测CSL引起的角动量扩散的灵敏探针？
• RQ2 通过对旋转圆柱体进行非干涉测量，能够对CSL模型参数施加何种约束？
• RQ3 CSL引起的随机力矩如何影响宏观物体的旋转动力学？
• RQ4 该方法在多大程度上能够探索CSL参数空间中此前未被测试的区域？

主要发现

• 旋转圆柱体中由CSL引起的角动量扩散会产生可测量的机械效应，可被实验探测。
• 所提出的方法能够在参数空间中此前未被探索的区域，对CSL坍缩率和定域长度参数施加约束。
• 分析表明，宏观扭转系统对CSL效应敏感，为干涉方法提供了可行的替代方案。
• 本研究证明，基于机械运动的非干涉技术可显著推进对坍缩模型的实验检验。