[論文レビュー] Proposal of Michelson-Morley experiment via single photon interferometer: Interpretation of Michelson-Morley experimental results using de Broglie-Bohm picture

Masanori Sato|ArXiv.org|Nov 24, 2004

Quantum Mechanics and Applications参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、量子力学のド・ブロイ＝ド・ブロイ（dBB）解釈に基づき、1光子干渉計を用いてミケルソン＝モーリー実験を再解釈することを提案する。干渉縞が光子の到着時刻の同期に起因するのではなく、非局所的量子ポテンシャルに起因することを主張し、標準的なコペンハーゲン解釈に挑戦する新しい説明を提供する。

ABSTRACT

The Michelson-Morley experiment is considered via a single photon interferometer and we propose the interpretation of the Michelson-Morley experimental results using de Broglie-Bohm picture. We point out that the Michelson-Morley experiment revealed the interference of photons, however, it did not reveal the photons simultaneous arrival at the beam splitter. According to the de Broglie-Bohm picture, the quantum potential nonlocally determines the interference of photons. The interference of the photons is not governed by the arrival time of the photons; rather, it is governed by the quantum potential. Therefore, there is a possibility for another interpretation of the Michelson-Morley experimental results.

研究の動機と目的

• 単一光子干渉を用いてミケルソン＝モーリー実験を基礎的量子解釈の観点から再表現すること。
• 実験における干渉が光子の到着時刻に支配されているという従来の理解に挑戦すること。
• ミケルソン＝モーリー実験における干渉は、古典的時刻ではなく、量子ポテンシャルが決定するという主張を提示すること。
• de Broglie-Bohmのパイロットウェーブ枠組みを用いて、null結果の代替的説明を提供すること。
• 量子ポテンシャルの非局所的性質が、同期された光子検出がなくても干渉を維持する仕組みであることを強調すること。

提案手法

• 量子的性質を隔離するために、ミケルソン＝モーリー干渉計を単一光子系としてモデル化すること。
• 粒子が明確な軌道を持ち、非局所的量子ポテンシャルによって誘導されるド・ブロイ＝ド・ブロイ像を適用すること。
• 干渉縞を光子の到着時刻の関数としてではなく、量子ポテンシャルの影響の結果として分析すること。
• 思考実験と概念的分析を用いて、同期された検出がなくても干渉が持続することを示すこと。
• 干渉計の各腕にわたるコherenの維持に非局所性が果たす役割を強調すること。
• 測定や粒子軌道に関して、dBB解釈と標準量子力学とを対比すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ミケルソン＝モーリー実験のnull結果は、光子がビームスプリッターに同時に到着するという仮定なしに説明可能か？
• RQ2 ド・ブロイ＝ド・ブロイ解釈は、ミケルソン＝モーリー実験の単一光子版における干渉をどのように説明するか？
• RQ3 光子の到着時刻が同期されていない場合、量子ポテンシャルは干渉をどのように維持するか？
• RQ4 量子ポテンシャルの非局所的性質は、古典的時刻制約がなければ干渉を可能にするか？
• RQ5 dBB枠組みは、標準量子力学よりもミケルソン＝モーリーのnull結果をより一貫した形で説明できるか？

主な発見

• ミケルソン＝モーリー実験における干渉は、ビームスプリッターに同時に到着する光子に依存しない。
• ド・ブロイ＝ド・ブロイ像では、干渉は非局所的量子ポテンシャルによって誘導される軌道によって説明され、到着時刻とは無関係に成立する。
• 光子が同時に到着しなくても、ミケルソン＝モーリー実験のnull結果はdBB解釈と整合的である。
• 量子ポテンシャルは、光子の古典的同期がなくても、コherenを保ち、干渉縞を生じさせる。
• 本稿は、標準解釈が、実験結果の説明において非局所的量子効果の役割を過小評価している可能性を示唆する。
• 分析は、量子力学が、古典的波動的伝播や同期検出に依存せずに干渉を生じさせられることを支持する。