1Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) Wien, Österrikiska vetenskapsakademin, Boltzmanngasse 3, A-1090 Wien, Österrike
2Vienna Centre for Quantum Science and Technology (VCQ), Fysiska fakulteten, Wiens universitet, Boltzmanngasse 5, A-1090 Wien, Österrike
3Dipartimento di Fisica, La Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, Roma, Italien
4Aix-Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, CPT, Marseille, Frankrike
5Institute for Gravitation and the Cosmos, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802, USA
6Basic Research Community for Physics eV, Mariannenstraße 89, Leipzig, Tyskland
Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Tid på Planck-skalan ($sim 10^{-44},mathrm{s}$) är en outforskad fysisk regim. Det är en allmän uppfattning att sondering av Planck-tid kommer att förbli en omöjlig uppgift länge. Ändå föreslår vi ett experiment för att testa tidens diskrethet på Planck-skalan och uppskatta att den inte är långt borta från nuvarande tekniska kapacitet.
Utvald bild: Spacetime-vy av det föreslagna experimentet. En liten massa $m$ genomgår en spinnberoende bansuperposition i gravitationsfältet för en annan massa $M$. De två grenarna ackumulerar en skillnad i fas $deltaphi$ på grund av gravitationsinteraktionen. I allmänna relativistiska termer beror fasskillnaden på skillnaden $deltatau$ i korrekta tider längs de två banorna: $deltaphi=frac{m}{m_P}frac{deltatau}{t_P},$ där $m_P$ och $ t_P$ är Planckmassan respektive Plancktiden. Om $deltatau$ bara kan ta en ändlig uppsättning värden, så gör $deltaphi$ det också. Vi visar att det under vissa antaganden finns en rad experimentella parametrar som gör det möjligt att detektera en hypotetisk granularitet av tid.
[Inbäddat innehåll]
► BibTeX-data
► Referenser
[1] G. Edward Marti, Ross B. Hutson, Akihisa Goban, Sara L. Campbell, Nicola Poli och Jun Ye. "Avbildande optiska frekvenser med 100 $mu$Hz precision och 1.1 $mu$m upplösning". Physical Review Letters 120, 103201 (2018). arXiv:1711.08540.
https:///doi.org/10/gc5sj2
arXiv: 1711.08540
[2] Garrett Wendel, Luis Martinez och Martin Bojowald. "Fysiska implikationer av en grundläggande tidsperiod". 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 och 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 och Vlatko Vedral. "Gravitationsinducerad intrassling mellan två massiva partiklar är tillräckligt bevis på kvanteffekter i gravitationen". Physical Review Letters 119, 240402 (2017). arXiv:1707.06036.
https:///doi.org/10/gcsjgn
arXiv: 1707.06036
[5] Ryan J. Marshman, Anupam Mazumdar och Sougato Bose. "Lokalitet och intrassling i bordstestning av den linjäriserade gravitationens kvanta natur". Physical Review A 101, 052110 (2020). arXiv:1907.01568.
https:///doi.org/10/gm7w6z
arXiv: 1907.01568
[6] Tanjung Krisnanda, Guo Yao Tham, Mauro Paternostro och Tomasz Paterek. "Observerbar kvantintrassling på grund av gravitation". npj Quantum Information 6, 12 (2020). arXiv:1906.08808.
https:///doi.org/10/ggz5q7
arXiv: 1906.08808
[7] Sougato Bose. "Testning på bord av gravitationens kvanta natur: antaganden, konsekvenser och praktiska egenskaper för ett förslag" (2020).
[8] Richard Howl, Vlatko Vedral, Devang Naik, Marios Christodoulou, Carlo Rovelli och Aditya Iyer. "Icke-Gaussianitet som en signatur för en kvantteori om gravitation". PRX Quantum 2, 010325 (2021). arXiv:2004.01189.
https:///doi.org/10/gkq6wg
arXiv: 2004.01189
[9] Markus Arndt och Klaus Hornberger. "Testa gränserna för kvantmekaniska 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 och J. Ignacio Cirac. "Mot kvantöverlagring av levande 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 och Jens Tüxen. "Materiavågsinterferens med partiklar valda från ett molekylärt bibliotek med massor som överstiger 10000 15 amu". Physical Chemistry Chemical Physics 14696, 2013 (1310.8343). arXiv:XNUMX.
https:///doi.org/10/f3sqz8
arXiv: 1310.8343
[12] Marios Christodoulou och Carlo Rovelli. "Om möjligheten till laboratoriebevis för kvantöverlagring av geometrier". Fysik Bokstäver B 792, 64–68 (2019). arXiv:1808.05842.
https:///doi.org/10/gj6ssc
arXiv: 1808.05842
[13] Marios Christodoulou och Carlo Rovelli. "Om möjligheten till experimentell upptäckt av tidens diskrethet". Frontiers in Physics 8, 207 (2020). arXiv:1812.01542.
https:///doi.org/10/gj6ssf
arXiv: 1812.01542
[14] Sougato Bose och Gavin W. Morley. "Materia och spin superposition i vakuumexperiment (MASSIVT)" (2018). arXiv:1810.07045.
arXiv: 1810.07045
[15] Hadrien Chevalier, AJ Paige och MS Kim. "Bevittna gravitationens icke-klassiska natur i närvaro av okända interaktioner". Physical Review A 102, 022428 (2020). arXiv:2005.13922.
https:///doi.org/10/ghcmzz
arXiv: 2005.13922
[16] R. Colella, AW Overhauser och SA Werner. "Observation av gravitationsinducerad kvantinterferens". Physical Review Letters 34, 1472–1474 (1975).
https:///doi.org/10/dktp8g
[17] Hartmut Abele och Helmut Leeb. "Gravitations- och kvantinterferensexperiment 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 och Martin B. Plenio. "Motionell dynamisk frikoppling för materia-vågsinterferometri". 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 och 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 och O. Romero-Isart. "På chip kvantinterferens av en supraledande mikrosfär". Quantum Science and Technology 3, 025001 (2018). arXiv:1603.01553.
https:///doi.org/10/ghfgt3
arXiv: 1603.01553
[21] National High Magnetic Field Laboratory. "Utvalda vetenskapliga publikationer genererade från forskning utförd 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 och D. Janches. "Om storleken och hastighetsfördelningen av kosmiska dammpartiklar som kommer in i atmosfären". Geophysical Research Letters 42, 6518–6525 (2015).
https:///doi.org/10/f7pw8f
[23] Matthew Dean Schwartz. "Kvantfältteori och standardmodellen". Cambridge University Press. New York (2014).
[24] Andrea Di Biagio (2022). kod: AndreaDiBiagio/TimeDiscretenessExperimentPlots.
https:///github.com/AndreaDiBiagio/TimeDiscretenessExperimentPlots
[25] Oriol Romero-Isart. "Kvantöverlagring av massiva objekt och kollapsmodeller". Physical Review A 84, 052121 (2011). arXiv:1110.4495.
https:///doi.org/10/b8njfn
arXiv: 1110.4495
[26] Igor Pikovski, Magdalena Zych, Fabio Costa och Caslav Brukner. "Universell dekoherens på grund av gravitationstidsdilatation". Nature Physics 11, 668–672 (2015). arXiv:1311.1095.
https:///doi.org/10/5ds
arXiv: 1311.1095
[27] S. Bhagavantam och DAAS Narayana Rao. "Dielektrisk konstant för 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 och andra. "Observationer av de saknade baryonerna i det varma-heta intergalaktiska mediet". Nature 558, 406–409 (2018). arXiv:1806.08395.
https:///doi.org/10/gkkwhr
arXiv: 1806.08395
[29] Katia M. Ferrière. "Den interstellära miljön i vår galax". 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 och W. Kells. "Tusenfaldig förbättring av den uppmätta antiprotonmassan". Physical Review Letters 65, 1317–1320 (1990).
https:///doi.org/10/bfxv3j
[31] G. Gabrielse. "Jämföra antiprotonen och protonen och öppnar vägen för kallt antiväte". Framsteg inom atom-, molekyl- och optisk fysik. Volym 45, sidorna 1–39. Elsevier (2001).
https:///doi.org/10/g3q5
[32] Konrad Zuse. "Rechnender Raum (beräkna utrymme)". Schriften Zur Dataverarbeitung 1 (1969). URL: philpapers.org/rec/ZUSRR.
https:///philpapers.org/rec/ZUSRR
[33] Ted Jacobson, Stefano Liberati och David Mattingly. "Lorentz-kränkning vid hög energi: koncept, fenomen och astrofysiska begränsningar". 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, m.fl. "En gräns för variationen av ljusets hastighet som härrör från kvantgravitationseffekter". Nature 462, 331–334 (2009).
https:///doi.org/10/dvftxs
[35] Giovanni Amelino-Camelia. "Burst av stöd för relativitetsteori". Nature 462, 291–292 (2009).
https:///doi.org/10/dwrmk3
[36] Robert J. Nemiroff, Ryan Connolly, Justin Holmes och Alexander B. Kostinski. "Gränser för spektral dispersion från fermi-detekterade gammastrålningsutbrott". Physical Review Letters 108, 231103 (2012).
https:///doi.org/10/ggf4hv
[37] DP Rideout och RD Sorkin. "En klassisk sekventiell tillväxtdynamik för kausala uppsättningar". Physical Review D 61, 024002 (1999). arXiv:gr-qc/9904062.
https:///doi.org/10/bvxwn2
arXiv: gr-qc / 9904062
[38] Fay Dowker. "Kausala uppsättningar och rumtidens djupa struktur". I Abhay Ashtekar, redaktör, 100 Years of Relativity. Sidorna 445–464. World Scientific (2005). arXiv:gr-qc/0508109.
arXiv: gr-qc / 0508109
[39] Rafael D. Sorkin. "Causal Sets: Discrete Gravity (Notes för 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 och A. Smekal, redaktörer, Quantentheorie. Sidorna 83–272. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg (1933).
https:///doi.org/10/g3q4
[41] Eric A. Galapon. "Paulis sats och kvantkanoniska par: Konsistensen hos en avgränsad, självtillslutande tidsoperatör kanoniskt konjugera till en Hamiltonian med icke-tomt punktspektrum". Proceedings of the Royal Society of London. Serie A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 458, 451–472 (2002). arXiv:quant-ph/9908033.
https:///doi.org/10/cd4dfw
arXiv: kvant-ph / 9908033
[42] Carlo Rovelli och Lee Smolin. "Diskrethet av area och volym i kvantgravitation". Kärnfysik B 442, 593–619 (1995). arXiv:gr-qc/9411005.
https:///doi.org/10/d9hbgk
arXiv: gr-qc / 9411005
[43] Bianca Dittrich och Thomas Thiemann. "Är spektra av geometriska operatorer i Loop Quantum Gravity verkligen diskreta?". Journal of Mathematical Physics 50, 012503 (2009). arXiv:0708.1721.
https:///doi.org/10/ftvhfw
arXiv: 0708.1721
[44] Carlo Rovelli. "Kommenterar "Är spektra av geometriska operatorer i Loop Quantum Gravity verkligen diskreta?" av B. Dittrich och T. Thiemann” (2007). arXiv:0708.2481.
arXiv: 0708.2481
[45] Carlo Rovelli och Francesca Vidotto. "Covariant Loop Quantum Gravity: En elementär introduktion till Quantum Gravity och Spinfoam Theory". Cambridge University Press. Cambridge (2014).
[46] Eugenio Bianchi. "Längdoperatorn i Loop Quantum Gravity". Kärnfysik 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 modifiering av molnmetoden för att bestämma den elementära elektriska laddningen och det mest sannolika värdet av den laddningen". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science 19, 209–228 (1910).
https:///doi.org/10/b2rgjz
[49] RA Millikan. "Om den elementära elektriska laddningen och Avogadro-konstanten". Physical Review 2, 109–143 (1913).
https:///doi.org/10/bcbd4g
Citerad av
[1] Simone Rijavec, Matteo Carlesso, Angelo Bassi, Vlatko Vedral och Chiara Marletto, "Dekoherenseffekter i icke-klassicitetstester av gravitation", New Journal of Physics 23 4, 043040 (2021).
[2] Anne-Catherine de la Hamette, Viktoria Kabel, Esteban Castro-Ruiz och 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 och Richard Howl, "Locally mediated entanglement through gravity from first principles", arXiv: 2202.03368.
[4] Carlo Rovelli, "Betraktelser om kvantgravitationsfenomenologi", Universum 7 11, 439 (2021).
Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2022-10-06 11:28:20). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.
Det gick inte att hämta Crossref citerade data under senaste försöket 2022-10-06 11:28:18: Det gick inte att hämta citerade data för 10.22331 / q-2022-10-06-826 från Crossref. Detta är normalt om DOI registrerades nyligen.
Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.
