1Institut für Physik, Päpstliche Katholische Universität von Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 22451-900, Brasilien
2Istituto del Consiglio Nazionale delle Ricerche, OVI, Italien
3Departament de Física Quàntica i Astrofísica, Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Martí i Franquès 1, E-08028 Barcelona, Spanien
4Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
5Dipartimento di Matematica e Fisica „E. De Giorgi“, Università del Salento, und Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) sezione di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce, Italien
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Abstrakt
Die effektive Beschreibung der Gravitation durch die Quantenfeldtheorie erlaubt trotz ihrer Nichtrenormierbarkeit Vorhersagen jenseits der klassischen allgemeinen Relativitätstheorie. Während wir in das Zeitalter der Gravitationswellenastronomie eintreten, ist eine wichtige und aktuelle Frage, ob messbare Quantenvorhersagen gefunden werden können, die von der klassischen Gravitation abweichen, analog zu quantenoptischen Effekten, die nicht durch die klassische Elektrodynamik erklärt werden können. In dieser Arbeit untersuchen wir Quantensignaturen in Gravitationswellen mit Werkzeugen aus der Quantenoptik. Gequetschte kohärente Gravitationswellen, die eine sub-poissonsche Gravitonstatistik aufweisen können, können das von einem Interferometer gemessene Signal verstärken oder unterdrücken, ein charakteristischer Effekt des Quantenquetschens. Darüber hinaus zeigen wir, dass Quantenzustände von Gaußschen Gravitationswellen aus Messungen über ein Ensemble von optischen Feldern rekonstruiert werden können, die mit einer einzigen Kopie der Gravitationswelle wechselwirken, und eröffnen damit die Möglichkeit, Quantenmerkmale der Gravitation jenseits der klassischen allgemeinen Relativitätstheorie zu erkennen.
Ausgewähltes Bild: Quantendetektion für Quantenzustände von Gravitationswellen.
Populäre Zusammenfassung
Analogiedenken ist jedoch der Nachweis von Photonen nicht die einzige Möglichkeit, die quantenmechanische Natur des Elektromagnetismus zu beweisen. Die Quantenoptik hat uns gelehrt, dass Quantenfeldfluktuationen in makroskopischen Lichtzuständen – zB gequetschten und gequetschten kohärenten Zuständen – durch lineare klassische Detektion wie Homodyn- und Heterodynmessungen messbar sind. Diese Idee hat uns zu einer Suche nach makroskopischen Quanteneffekten von Gravitationswellen geführt, die unabhängig von unserer Fähigkeit, Gravitonen zu erkennen, messbar sind. Zusammenfassend stellen wir die Frage: Welche von der klassischen allgemeinen Relativitätstheorie abweichenden Vorhersagen zur effektiven Quantenbeschreibung der Gravitation ließen sich in Gravitationswellendetektoren nachweisen?
In der vorliegenden Arbeit berichten wir über einige unserer neuesten Ergebnisse bei dem Versuch, diese Frage zu beantworten. Wir zeigen, dass es innerhalb der Beschreibung der Gravitation durch die Niedrigenergie-Effektivfeldtheorie Quantenzustände von Gravitationswellen gibt – insbesondere gequetschte kohärente Zustände – die nicht-klassische Effekte verursachen könnten, die mit heutigen oder in naher Zukunft interferometrischen Detektoren wie LIGO und gemessen werden können JUNGFRAU. Die Erzeugung solcher Quantenzustände von Gravitationswellen ist noch unbekannt und es muss noch viel erforscht werden, aber unsere Arbeit ebnet den Weg für eine phänomenologische Suche nach solchen Effekten, die angesichts der nichtlinearen Natur der Einstein-Schwerkraft in der Starkfeld-Astrophysik erzeugt werden könnten Veranstaltungen. Wenn sie entdeckt werden, liefern die von uns beschriebenen Effekte einen Beweis für die quantenmechanische Natur der Gravitation und öffnen so den Weg zu experimentellen Messungen der Quanten-Raumzeit.
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Die obigen Zitate stammen von SAO / NASA ADS (Zuletzt erfolgreich aktualisiert am 2022, 12:19:16 Uhr). Die Liste ist möglicherweise unvollständig, da nicht alle Verlage geeignete und vollständige Zitationsdaten bereitstellen.
Konnte nicht abrufen Crossref zitiert von Daten während des letzten Versuchs 2022-12-19 16:04:18: Von Crossref konnten keine zitierten Daten für 10.22331 / q-2022-12-19-879 abgerufen werden. Dies ist normal, wenn der DOI kürzlich registriert wurde.
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