1Institut for kvanteoptik og kvanteinformation (IQOQI) Wien, Østrigske Videnskabsakademi, Boltzmanngasse 3, A-1090 Wien, Østrig
2Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ), Det Fysiske Fakultet, Wien Universitet, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Østrig
3Dipartimento di Fisica, La Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, Roma, Italien
4Aix-Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, CPT, Marseille, Frankrig
5Institute for Gravitation and the Cosmos, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802, USA
6Grundforskningsfællesskab for fysik eV, Mariannenstraße 89, Leipzig, Tyskland
Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Tid på Planck-skalaen ($sim 10^{-44},mathrm{s}$) er et uudforsket fysisk regime. Det er en udbredt opfattelse, at sondering af Planck-tid vil forblive en umulig opgave længe. Alligevel foreslår vi et eksperiment for at teste tidens diskrethed på Planck-skalaen og vurdere, at den ikke er langt væk fra de nuværende teknologiske muligheder.
Udvalgt billede: Rumtidsvisning af det foreslåede eksperiment. En lille masse $m$ gennemgår en spin-afhængig banesuperposition i gravitationsfeltet af en anden masse $M$. De to grene akkumulerer en forskel i fase $deltaphi$ på grund af gravitationsinteraktionen. I generelle relativistiske termer skyldes forskellen i fase en forskel $deltatau$ i korrekte tider langs de to baner: $deltaphi=frac{m}{m_P}frac{deltatau}{t_P},$ hvor $m_P$ og $ t_P$ er henholdsvis Planck-massen og Planck-tiden. Hvis $deltatau$ kun kan tage et endeligt sæt værdier, så gør $deltaphi$ det også. Vi viser, at der under nogle antagelser eksisterer en række eksperimentelle parametre, der gør det muligt at detektere en hypotetisk granularitet af tid.
[Indlejret indhold]
► BibTeX-data
► Referencer
[1] G. Edward Marti, Ross B. Hutson, Akihisa Goban, Sara L. Campbell, Nicola Poli og Jun Ye. "Billeddannelse af optiske frekvenser med 100 $mu$Hz præcision og 1.1 $mu$m opløsning". Physical Review Letters 120, 103201 (2018). arXiv:1711.08540.
https:///doi.org/10/gc5sj2
arXiv: 1711.08540
[2] Garrett Wendel, Luis Martinez og Martin Bojowald. "Fysiske implikationer af en fundamental tidsperiode". Physical Review Letters 124, 241301 (2020). arXiv:2005.11572.
https://doi.org/10/gm7w6s
arXiv: 2005.11572
[3] Sougato Bose, Anupam Mazumdar, Gavin W. Morley, Hendrik Ulbricht, Marko Toroš, Mauro Paternostro, Andrew Geraci, Peter Barker, MS Kim og Gerard Milburn. "A Spin Entanglement Witness for Quantum Gravity". Physical Review Letters 119, 240401 (2017). arXiv:1707.06050.
https://doi.org/10/gcsb22
arXiv: 1707.06050
[4] Chiara Marletto og Vlatko Vedral. "Gravitationsinduceret sammenfiltring mellem to massive partikler er tilstrækkeligt bevis på kvanteeffekter i tyngdekraften". Physical Review Letters 119, 240402 (2017). arXiv:1707.06036.
https://doi.org/10/gcsjgn
arXiv: 1707.06036
[5] Ryan J. Marshman, Anupam Mazumdar og Sougato Bose. "Lokalitet og sammenfiltring i Table-Top Testing af Quantum Nature of Linearized Gravity". Fysisk anmeldelse A 101, 052110 (2020). arXiv:1907.01568.
https://doi.org/10/gm7w6z
arXiv: 1907.01568
[6] Tanjung Krisnanda, Guo Yao Tham, Mauro Paternostro og Tomasz Paterek. "Observerbar kvantesammenfiltring på grund af tyngdekraften". npj Quantum Information 6, 12 (2020). arXiv:1906.08808.
https://doi.org/10/ggz5q7
arXiv: 1906.08808
[7] Sougato Bose. "Table-top test af tyngdekraftens kvantenatur: antagelser, implikationer og praktiske forhold ved et forslag" (2020).
[8] Richard Howl, Vlatko Vedral, Devang Naik, Marios Christodoulou, Carlo Rovelli og Aditya Iyer. "Ikke-Gaussianitet som en signatur på en kvanteteori om tyngdekraft". PRX Quantum 2, 010325 (2021). arXiv:2004.01189.
https://doi.org/10/gkq6wg
arXiv: 2004.01189
[9] Markus Arndt og Klaus Hornberger. "Test grænserne for kvantemekaniske superpositioner". Nature Physics 10, 271-277 (2014). arXiv:1410.0270.
https://doi.org/10/f3sqz7
arXiv: 1410.0270
[10] Oriol Romero-Isart, Mathieu L. Juan, Romain Quidant og J. Ignacio Cirac. "Mod kvantesuperposition af levende organismer". New Journal of Physics 12, 033015 (2010). arXiv:0909.1469.
https:///doi.org/10/cbr7wn
arXiv: 0909.1469
[11] Sandra Eibenberger, Stefan Gerlich, Markus Arndt, Marcel Mayor og Jens Tüxen. "Materiebølgeinterferens med partikler udvalgt fra et molekylært bibliotek med masser på over 10000 amu". Physical Chemistry Chemical Physics 15, 14696 (2013). arXiv:1310.8343.
https://doi.org/10/f3sqz8
arXiv: 1310.8343
[12] Marios Christodoulou og Carlo Rovelli. "Om muligheden for laboratoriebevis for kvantesuperposition af geometrier". Fysik bogstaver B 792, 64–68 (2019). arXiv:1808.05842.
https://doi.org/10/gj6ssc
arXiv: 1808.05842
[13] Marios Christodoulou og Carlo Rovelli. "Om muligheden for eksperimentel påvisning af tidens diskrethed". Frontiers in Physics 8, 207 (2020). arXiv:1812.01542.
https:///doi.org/10/gj6ssf
arXiv: 1812.01542
[14] Sougato Bose og Gavin W. Morley. "Materie og spin superposition i vakuumeksperiment (MASSIVE)" (2018). arXiv:1810.07045.
arXiv: 1810.07045
[15] Hadrien Chevalier, AJ Paige og MS Kim. "At vidne til tyngdekraftens ikke-klassiske natur i nærvær af ukendte interaktioner". Fysisk anmeldelse A 102, 022428 (2020). arXiv:2005.13922.
https://doi.org/10/ghcmzz
arXiv: 2005.13922
[16] R. Colella, AW Overhauser og SA Werner. "Observation af gravitationsinduceret kvanteinterferens". Physical Review Letters 34, 1472-1474 (1975).
https:///doi.org/10/dktp8g
[17] Hartmut Abele og Helmut Leeb. "Gravitations- og kvanteinterferenseksperimenter med neutroner". New Journal of Physics 14, 055010 (2012). arXiv:1207.2953.
https://doi.org/10/f3smc3
arXiv: 1207.2953
[18] Julen S. Pedernales, Gavin W. Morley og Martin B. Plenio. "Motionel dynamisk afkobling til stofbølgeinterferometri". Physical Review Letters 125, 023602 (2020). arXiv:1906.00835.
https:///doi.org/10/ghcp3t
arXiv: 1906.00835
[19] Thomas W. van de Kamp, Ryan J. Marshman, Sougato Bose og Anupam Mazumdar. "Quantum Gravity Witness via Entanglement of Masses: Casimir Screening". Physical Review A 102, 062807 (2020). arXiv:2006.06931.
https:///doi.org/10/gm7w6x
arXiv: 2006.06931
[20] H. Pino, J. Prat-Camps, K. Sinha, BP Venkatesh og O. Romero-Isart. "On-chip kvanteinterferens af en superledende mikrosfære". Quantum Science and Technology 3, 025001 (2018). arXiv:1603.01553.
https:///doi.org/10/ghfgt3
arXiv: 1603.01553
[21] National High Magnetic Field Laboratory. "Udvalgte videnskabelige publikationer genereret fra forskning udført i 100 Tesla Multi-Shot Magnet". Teknisk rapport. National High Magnetic Field Laboratory (2020). url: nationalmaglab.org/user-facilities/pulsed-field-facility/instruments-pff/100-tesla-multi-shot-magnet.
https:///nationalmaglab.org/user-facilities/pulsed-field-facility/instruments-pff/100-tesla-multi-shot-magnet
[22] JD Carrillo-Sánchez, JMC Plane, W. Feng, D. Nesvorný og D. Janches. "Om størrelsen og hastighedsfordelingen af kosmiske støvpartikler, der kommer ind i atmosfæren". Geophysical Research Letters 42, 6518–6525 (2015).
https://doi.org/10/f7pw8f
[23] Matthew Dean Schwartz. "Kvantefeltteori og standardmodellen". Cambridge University Press. New York (2014).
[24] Andrea Di Biagio (2022). kode: AndreaDiBiagio/TimeDiscretenessExperimentPlots.
https:///github.com/AndreaDiBiagio/TimeDiscretenessExperimentPlots
[25] Oriol Romero-Isart. "Kvanteoverlejring af massive objekter og kollapsmodeller". Fysisk anmeldelse A 84, 052121 (2011). arXiv:1110.4495.
https:///doi.org/10/b8njfn
arXiv: 1110.4495
[26] Igor Pikovski, Magdalena Zych, Fabio Costa og Caslav Brukner. "Universal dekohærens på grund af gravitationstidsudvidelse". Nature Physics 11, 668–672 (2015). arXiv:1311.1095.
https://doi.org/10/5ds
arXiv: 1311.1095
[27] S. Bhagavantam og DAAS Narayana Rao. "Dielektrisk konstant for diamant". Nature 161, 729-729 (1948).
https://doi.org/10/c5cb9c
[28] F. Nicastro, J. Kaastra, Y. Krongold, S. Borgani, E. Branchini, R. Cen, M. Dadina, CW Danforth, M. Elvis, F. Fiore og andre. "Observationer af de forsvundne baryoner i det varme-varme intergalaktiske medium". Nature 558, 406–409 (2018). arXiv:1806.08395.
https://doi.org/10/gkkwhr
arXiv: 1806.08395
[29] Katia M. Ferrière. "Det interstellare miljø i vores galakse". Reviews of Modern Physics 73, 1031-1066 (2001).
https://doi.org/10/fghhgq
[30] G. Gabrielse, X. Fei, L. Orozco, R. Tjoelker, J. Haas, H. Kalinowsky, T. Trainor og W. Kells. "Tusindfold forbedring i den målte antiprotonmasse". Physical Review Letters 65, 1317-1320 (1990).
https:///doi.org/10/bfxv3j
[31] G. Gabrielse. "Sammenligning af antiproton og proton og åbner vejen for koldt antibrint". Fremskridt inden for atom-, molekylær- og optisk fysik. Bind 45, side 1–39. Elsevier (2001).
https://doi.org/10/g3q5
[32] Konrad Zuse. "Rechnender Raum (beregner rum)". Schriften Zur Dataverarbeitung 1 (1969). url: philpapers.org/rec/ZUSRR.
https:///philpapers.org/rec/ZUSRR
[33] Ted Jacobson, Stefano Liberati og David Mattingly. "Lorentz-overtrædelse ved høj energi: begreber, fænomener og astrofysiske begrænsninger". Annals of Physics 321, 150-196 (2006). arXiv:astro-ph/0505267.
https://doi.org/10/bgp7t5
arXiv:astro-ph/0505267
[34] AA Abdo, M. Ackermann, M. Ajello, K. Asano, WB Atwood, M. Axelsson, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, MG Baring og andre. "En grænse for variationen af lysets hastighed som følge af kvantetyngdekraftseffekter". Nature 462, 331-334 (2009).
https://doi.org/10/dvftxs
[35] Giovanni Amelino-Camelia. "Burst af støtte til relativitet". Nature 462, 291-292 (2009).
https://doi.org/10/dwrmk3
[36] Robert J. Nemiroff, Ryan Connolly, Justin Holmes og Alexander B. Kostinski. "Grænser for spektral spredning fra fermi-detekterede gammastråleudbrud". Physical Review Letters 108, 231103 (2012).
https://doi.org/10/ggf4hv
[37] DP Rideout og RD Sorkin. "En klassisk sekventiel vækstdynamik for kausale sæt". Physical Review D 61, 024002 (1999). arXiv:gr-qc/9904062.
https:///doi.org/10/bvxwn2
arXiv:gr-qc/9904062
[38] Fay Dowker. "Kausale mængder og rumtidens dybe struktur". I Abhay Ashtekar, redaktør, 100 Years of Relativity. Side 445–464. World Scientific (2005). arXiv:gr-qc/0508109.
arXiv:gr-qc/0508109
[39] Rafael D. Sorkin. "Causal Sets: Discrete Gravity (Noter for Valdivia Summer School)" (2003). arXiv:gr-qc/0309009.
arXiv:gr-qc/0309009
[40] W. Pauli. "Die allgemeinen Prinzipien der Wellenmechanik". I H. Bethe, F. Hund, NF Mott, W. Pauli, A. Rubinowicz, G. Wentzel og A. Smekal, redaktører, Quantentheorie. Side 83–272. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg (1933).
https://doi.org/10/g3q4
[41] Eric A. Galapon. "Paulis sætning og kvantekanoniske par: Konsistensen af en afgrænset, selvadjoint tidsoperatør kanonisk konjugeret til en Hamiltonianer med ikke-tomt punktspektrum". Proceedings fra Royal Society of London. Serie A: Matematisk, fysisk og ingeniørvidenskab 458, 451–472 (2002). arXiv:quant-ph/9908033.
https://doi.org/10/cd4dfw
arXiv:quant-ph/9908033
[42] Carlo Rovelli og Lee Smolin. "Diskrethed af areal og volumen i kvantetyngdekraften". Kernefysik B 442, 593-619 (1995). arXiv:gr-qc/9411005.
https://doi.org/10/d9hbgk
arXiv:gr-qc/9411005
[43] Bianca Dittrich og Thomas Thiemann. "Er spektrene af geometriske operatorer i Loop Quantum Gravity virkelig diskrete?". Journal of Mathematical Physics 50, 012503 (2009). arXiv:0708.1721.
https://doi.org/10/ftvhfw
arXiv: 0708.1721
[44] Carlo Rovelli. "Kommentar til "Er spektrene af geometriske operatorer i Loop Quantum Gravity virkelig diskrete?" af B. Dittrich og T. Thiemann” (2007). arXiv:0708.2481.
arXiv: 0708.2481
[45] Carlo Rovelli og Francesca Vidotto. "Covariant Loop Quantum Gravity: En elementær introduktion til Quantum Gravity and Spininfoam Theory". Cambridge University Press. Cambridge (2014).
[46] Eugenio Bianchi. "Længdeoperatoren i Loop Quantum Gravity". Kernefysik B 807, 591-624 (2009). arXiv:0806.4710.
https:///doi.org/10/bjt6r2
arXiv: 0806.4710
[47] Albert Einstein. "Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen". Annalen der Physik 322, 549–560 (1905).
https://doi.org/10/cbgg9j
[48] RA Millikan. "En ny ændring af skymetoden til at bestemme den elementære elektriske ladning og den mest sandsynlige værdi af denne ladning". London, Edinburgh og Dublin Philosophical Magazine og Journal of Science 19, 209-228 (1910).
https:///doi.org/10/b2rgjz
[49] RA Millikan. "Om den elementære elektriske ladning og Avogadro-konstanten". Physical Review 2, 109–143 (1913).
https://doi.org/10/bcbd4g
Citeret af
[1] Simone Rijavec, Matteo Carlesso, Angelo Bassi, Vlatko Vedral og Chiara Marletto, "Dekohærenseffekter i ikke-klassicitetstest af tyngdekraft", New Journal of Physics 23 4, 043040 (2021).
[2] Anne-Catherine de la Hamette, Viktoria Kabel, Esteban Castro-Ruiz og Časlav Brukner, "Falling through masss in superposition: quantum reference frames for indefinite metrics", arXiv: 2112.11473.
[3] Marios Christodoulou, Andrea Di Biagio, Markus Aspelmeyer, Časlav Brukner, Carlo Rovelli og Richard Howl, "Lokalt medieret sammenfiltring gennem tyngdekraften fra de første principper", arXiv: 2202.03368.
[4] Carlo Rovelli, "Considerations on Quantum Gravity Phenomenology", Univers 7 11, 439 (2021).
Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2022-10-06 11:28:20). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.
Kunne ikke hente Crossref citeret af data under sidste forsøg 2022-10-06 11:28:18: Kunne ikke hente citerede data for 10.22331/q-2022-10-06-826 fra Crossref. Dette er normalt, hvis DOI blev registreret for nylig.
Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.
