DVUKhFOTONNAYa KONVERSIYa GRAVITONA NA SVYaZANNYKh ATOMNYKh SOSTOYaNIYaKh
- Авторлар: Zalyalyutdinov T.A.1,2, Dubrovich V.K.3, Solov'ev D.A.1,2
-
Мекемелер:
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова, НИЦ «Курчатовский институт»
- Специальная астрофизическая обсерватория Санкт-Петербургского отделения Российской академии наук
- Шығарылым: Том 166, № 3 (2024)
- Беттер: 306-315
- Бөлім: Articles
- URL: https://archivog.com/0044-4510/article/view/653823
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024090025
- ID: 653823
Дәйексөз келтіру
Аннотация
Развивается квантовополевой подход, объединяющий релятивистскую электродинамику и линеаризованную квантовую гравитацию в приложении к задаче электромагнитной конверсии гравитонов на связанных атомных состояниях. Используется атом водорода в качестве примера и рассматривается процесс неупругого рассеяния гравитона на атомном электроне с последующим переизлучением двух фотонов. Получены выражения для сечения процесса и угловых корреляций. Обсуждаются перспективы экспериментального обнаружения двухфотонной конверсии гравитонов с применением оптического усиления слабых сигналов.
Авторлар туралы
T. Zalyalyutdinov
Санкт-Петербургский государственный университет; Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова, НИЦ «Курчатовский институт»
Email: zalialiutdinov@gmail.com
Санкт-Петербург, Россия; Гатчина, Ленинградская обл., Россия
V. Dubrovich
Специальная астрофизическая обсерватория Санкт-Петербургского отделения Российской академии наукСанкт-Петербург, Россия
D. Solov'ev
Санкт-Петербургский государственный университет; Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова, НИЦ «Курчатовский институт»Санкт-Петербург, Россия; Гатчина, Ленинградская обл., Россия
Әдебиет тізімі
- S. Weinberg, Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity, Wiley (1972).
- A. Lightman, W. Press, R. Price, and S. Teukol-sky, Problem Book in Relativity and Gravitation, Princeton University Press (2017).
- S. Bose, I. Fuentes, A. A. Geraci, S.M. Khan, S. Qvarfort, M. Rademacher, M. Rashid, M. Toros, H. Ulbricht, and C.C. Wanjura, Massive Quantum Systems as Interfaces of Quantum Mechanics and Gravity, arXiv: 2311.09218 [quant-ph].
- N. Arkani-Hamed, S. Dimopoulos, and G. Dvali, The Hierarchy Problem and New Dimensions at a Millimeter, Phys.Lett.B 429, 263 (1998).
- S. Dimopoulos and G. Landsberg, Black Holes at the Large Hadron Collider, Phys. Rev. Lett. 87, 161602 (2001).
- S. Bose, A. Mazumdar, G. W. Morley, H. Ulbricht, M. Toros, M. Paternostro, A. A. Geraci, P. F. Barker, M. S. Kim, and G. Milburn, Spin Entanglement Witness for Quantum Gravity, Phys. Rev. Lett. 119, 240401 (2017).
- F. Gunnink, A. Mazumdar, M. Schut, and M. Toros, Gravitational Decoherence by the Apparatus in the Quantum-Gravity-Induced Entanglement of Masses, Class. Quant. Grav. 40, 235006 (2023).
- T.W. van de Kamp, R. J. Marshman, S. Bose, and A. Mazumdar, Quantum Gravity Witness via Entanglement of Masses: Casimir Screening, Phys. Rev. A 102, 062807 (2020).
- S.G. Elahi and A. Mazumdar, Probing Massless and Massive Gravitons via Entanglement in a Warped Extra Dimension, Phys. Rev. D 108, 035018 (2023).
- L. Asprea, A. Bassi, H. Ulbricht, and G. Gasbarri, Gravitational Decoherence and the Possibility of Its Interferometric Detection, Phys. Rev. Lett. 126, 200403 (2021).
- G. Amelino-Camelia, J. Ellis, N. E. Mavromatos, D.V. Nanopoulos, and S. Sarkar, Tests of Quantum Gravity from Observations of Г-Ray Bursts, Nature 393, 763 (1998).
- M. Kamionkowski and E. D. Kovetz, The Quest for B Modes from Inflationary Gravitational Waves, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 54, 227 (2016).
- E. Komatsu, Hunting for Primordial Non-Gaussianity in the Cosmic Microwave Background, Class. Quant. Grav. 27, 124010 (2010).
- R. Lieu and L. W. Hillman, The Phase Coherence of Light from Extragalactic Sources: Direct Evidence against First-Order Planck-Scale Fluctuations in Time and Space, Astrophys. J. 585, 77 (2003).
- R. Ragazzoni, M. Turatto, and W. Gaessler, The Lack of Observational Evidence for the Quantum Structure of Spacetime at Planck Scales, Astrophys. J. 587, 1 (2003).
- F. Dyson, Is a Graviton Detectable?, Int. J. Mod. Phys. A 28, 1330041 (2013).
- S. Boughn and T. Rothman, Aspects of Graviton Detection: Graviton Emission and Absorption by Atomic Hydrogen, Class. Quant. Grav. 23, 5839 (2006).
- T. Rothman and S. Boughn, Can Gravitons Be Detected?, Found. Phys. 36, 1801 (2006).
- G. Tobar, S. K. Manikandan, T. Beitel, and I. Pikovski, Detecting Single Gravitons with Quantum Sensing, arXiv: 2308.15440 [quant-ph].
- L. M. Krauss and F. Wilczek, Using Cosmology to Establish the Quantization of Gravity, Phys. Rev. D 89, 047501 (2014).
- L. Landau and E. Lifshitz, The Classical Theory of Fields, Vol. 2, Course of Theoretical Physics, Elsevier Science (1975).
- J. F. Donoghue, M. M. Ivanov, and A. Shkerin, EPFL Lectures on General Relativity as a Quantum Field Theory, arXiv: 1702.00319 [hepth].
- J. P. Pitelli and T. R. Perche, Angular Momentum Based Graviton Detector, Phys. Rev. D 104, 065016 (2021).
- J. Ramos, M. de Montigny, and F. C. Khanna, On a Lagrangian Formulation of Gravitoelectromagne-tism, Gen. Relat. Grav. 42, 2403 (2010).
- S.Y. Choi, J.S. Shim, and H.S. Song, Factorization and Polarization in Linearized Gravity, Phys. Rev. D 51, 2751 (1995).
- J.F. Donoghue, The Effective Field Theory Treatment of Quantum Gravity, in AIP Conf. Proc. 1483, 73 (2012).
- D. Prinz, Gravity-Matter Feynman Rules for Any Valence, Class. Quant. Grav. 38, 215003 (2021).
- O.Y. Andreev, L. N. Labzowsky, G. Plunien, and D. A. Solovyev, QED Theory of the Spectral Line Profile and Its Applications to Atoms and Ions, Phys. Rep. 455, 135 (2008).
- A. Anikin, T. Zalialiutdinov, and D. Solovyev, Angular Correlations in Two-Photon Spectroscopy of Hydrogen, Phys. Rev. A 103, 022833 (2021).
- A. I. Akhiezer and V. B. Berestetskii, Quantum Electrodynamics, Wiley-Interscience, New York (1965).
- U.D. Jentschura, Nonresonant Two-Photon Transitions in Length and Velocity Gauges, Phys. Rev.A 94, 022117 (2016).
- U. D. Jentschura and C. M. Adhikari, Relativistic and Radiative Corrections to the Dynamic Stark Shift: Gauge Invariance and Transition Currents in the Velocity Gauge, Phys. Rev. A 97, 062120 (2018).
- D. A. Varshalovich, A. N. Moskalev, and V. K. Khersonskii, Quantum Theory of Angular Momentum, World Scientific, Singapore (1988).
- D. Solovyev and L. Labzowsky, Two-Photon Approximation in the Theory of Electron Recombination in Hydrogen, Phys. Rev. A 81, 062509 (2010).
- W. L. Wiese and J. R. Fuhr, Accurate Atomic Transition Probabilities for Hydrogen, Helium, and Lithium, J. Phys. Chem. Ref. Data 38, 565 (2009).
- L. A. Anchordoqui, I. Antoniadis, and D. LUst, The Dark Universe: Primordial Black Hole — Dark Graviton Gas Connection, Phys. Lett. B 840, 137844 (2023).
- A. Ireland, S. Profumo, and J. Scharnhorst, Primordial Gravitational Waves from Black Hole Evaporation in Standard and Nonstandard Cosmologies, Phys. Rev. D 107, 104021 (2023).
- J. Hu and H. Yu, High Frequency Background Gravitational Waves from Spontaneous Emission of Gravitons by Hydrogen and Helium, Europ. Phys.J.C 81, 470 (2021).
- В.П. Быков, В. К. Дубрович, Отношение сигнал-шум при однофотонных и многофотонных переходах, Кратк. сообщ. по физике ФИАН 9, 11 (1989).
- В.П. Быков, Релаксация при оптическом детектировании, Крат. сообщ. по физике ФИАН 9, 10 (1999).
- В.П. Быков, Фотоотсчеты и лазерное детектирование слабых оптических сигналов, УФН 175, 495 (2005).
- В. П. Быков, Лазерная электродинамика, Физ-матлит, Москва (2006).
- V. P. Bykov and S. S. Postnov, Specific Features of the Quantum Picture of Laser Detection of Optical Signals, Phys. Wave Phenomena 2, 81 (2010).
Қосымша файлдар
