[论文解读] Quantum damping of neutron-antineutron oscillations

B. O. Kerbikov|arXiv (Cornell University)|Apr 24, 2017

Atomic and Subatomic Physics Research被引用 3

一句话总结

本文应用密度矩阵形式和布洛赫方程来模拟中子-反中子振荡，表明环境退相干会抑制束缚中子、核系统以及准自由传播中的振荡行为——这使得在自由中子实验中观测振荡极为不可能。

ABSTRACT

We propose a new approach based on the density matrix formalism and Bloch equation to the problem of neutron-antineutron oscillations. We consider three strategies that are designed to search for oscillations: experiments with trapped neutrons, oscillations in nuclei, and quasi-free propagation. Decoherence induced by the interaction with the environment makes the time evolution non-oscillating in all three cases. It is shown that there is little hope to observe oscillating behavior in experiments with free neutrons.

研究动机与目标

• 研究在现实实验条件下观测中子-反中子振荡的可行性。
• 分析环境相互作用如何影响中子-反中子振荡的相干性。
• 评估三种实验策略：束缚中子、核内振荡以及准自由传播。
• 确定在退相干效应下振荡行为是否仍能持续。

提出的方法

• 使用密度矩阵形式描述中子和反中子的量子态。
• 应用布洛赫方程来模拟环境相互作用下密度矩阵的时间演化。
• 将退相干效应建模为抑制量子相干性的环境相互作用。
• 考虑三种实验设置：束缚中子、核中的束缚态以及准自由传播。
• 分析密度矩阵的时间演化以检测振荡行为。
• 评估中子的存活概率以识别振荡的阻尼。

实验结果

研究问题

• RQ1 在存在环境退相干的情况下，能否在束缚中子实验中观测到中子-反中子振荡？
• RQ2 核内相互作用如何影响中子-反中子跃迁的相干性和振荡特性？
• RQ3 在环境耦合存在的情况下，准自由传播在多大程度上能保持振荡行为？
• RQ4 退相干在不同实验构型中如何抑制振荡？

主要发现

• 由环境相互作用引起的退相干导致所有三种实验策略中的时间演化均不呈现振荡行为。
• 由于退相干效应，中子的存活概率不表现出振荡行为。
• 由于强退相干作用，自由中子实验中观测振荡行为的可能性极低。
• 在核环境中，由于破坏量子相干性的相互作用，振荡被阻尼。
• 密度矩阵与布洛赫方程框架成功捕捉了振荡的抑制。
• 结果表明，基于自由或弱束缚中子的当前实验方法极不可能探测到振荡。