DVUKhFOTONNAYa KONVERSIYa GRAVITONA NA SVYaZANNYKh ATOMNYKh SOSTOYaNIYaKh

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

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.

作者简介

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 наук

Санкт-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

参考

  1. S. Weinberg, Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity, Wiley (1972).
  2. A. Lightman, W. Press, R. Price, and S. Teukol-sky, Problem Book in Relativity and Gravitation, Princeton University Press (2017).
  3. 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].
  4. N. Arkani-Hamed, S. Dimopoulos, and G. Dvali, The Hierarchy Problem and New Dimensions at a Millimeter, Phys.Lett.B 429, 263 (1998).
  5. S. Dimopoulos and G. Landsberg, Black Holes at the Large Hadron Collider, Phys. Rev. Lett. 87, 161602 (2001).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. S.G. Elahi and A. Mazumdar, Probing Massless and Massive Gravitons via Entanglement in a Warped Extra Dimension, Phys. Rev. D 108, 035018 (2023).
  10. L. Asprea, A. Bassi, H. Ulbricht, and G. Gasbarri, Gravitational Decoherence and the Possibility of Its Interferometric Detection, Phys. Rev. Lett. 126, 200403 (2021).
  11. 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).
  12. M. Kamionkowski and E. D. Kovetz, The Quest for B Modes from Inflationary Gravitational Waves, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 54, 227 (2016).
  13. E. Komatsu, Hunting for Primordial Non-Gaussianity in the Cosmic Microwave Background, Class. Quant. Grav. 27, 124010 (2010).
  14. 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).
  15. 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).
  16. F. Dyson, Is a Graviton Detectable?, Int. J. Mod. Phys. A 28, 1330041 (2013).
  17. S. Boughn and T. Rothman, Aspects of Graviton Detection: Graviton Emission and Absorption by Atomic Hydrogen, Class. Quant. Grav. 23, 5839 (2006).
  18. T. Rothman and S. Boughn, Can Gravitons Be Detected?, Found. Phys. 36, 1801 (2006).
  19. G. Tobar, S. K. Manikandan, T. Beitel, and I. Pikovski, Detecting Single Gravitons with Quantum Sensing, arXiv: 2308.15440 [quant-ph].
  20. L. M. Krauss and F. Wilczek, Using Cosmology to Establish the Quantization of Gravity, Phys. Rev. D 89, 047501 (2014).
  21. L. Landau and E. Lifshitz, The Classical Theory of Fields, Vol. 2, Course of Theoretical Physics, Elsevier Science (1975).
  22. J. F. Donoghue, M. M. Ivanov, and A. Shkerin, EPFL Lectures on General Relativity as a Quantum Field Theory, arXiv: 1702.00319 [hepth].
  23. J. P. Pitelli and T. R. Perche, Angular Momentum Based Graviton Detector, Phys. Rev. D 104, 065016 (2021).
  24. J. Ramos, M. de Montigny, and F. C. Khanna, On a Lagrangian Formulation of Gravitoelectromagne-tism, Gen. Relat. Grav. 42, 2403 (2010).
  25. S.Y. Choi, J.S. Shim, and H.S. Song, Factorization and Polarization in Linearized Gravity, Phys. Rev. D 51, 2751 (1995).
  26. J.F. Donoghue, The Effective Field Theory Treatment of Quantum Gravity, in AIP Conf. Proc. 1483, 73 (2012).
  27. D. Prinz, Gravity-Matter Feynman Rules for Any Valence, Class. Quant. Grav. 38, 215003 (2021).
  28. 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).
  29. A. Anikin, T. Zalialiutdinov, and D. Solovyev, Angular Correlations in Two-Photon Spectroscopy of Hydrogen, Phys. Rev. A 103, 022833 (2021).
  30. A. I. Akhiezer and V. B. Berestetskii, Quantum Electrodynamics, Wiley-Interscience, New York (1965).
  31. U.D. Jentschura, Nonresonant Two-Photon Transitions in Length and Velocity Gauges, Phys. Rev.A 94, 022117 (2016).
  32. 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).
  33. D. A. Varshalovich, A. N. Moskalev, and V. K. Khersonskii, Quantum Theory of Angular Momentum, World Scientific, Singapore (1988).
  34. D. Solovyev and L. Labzowsky, Two-Photon Approximation in the Theory of Electron Recombination in Hydrogen, Phys. Rev. A 81, 062509 (2010).
  35. W. L. Wiese and J. R. Fuhr, Accurate Atomic Transition Probabilities for Hydrogen, Helium, and Lithium, J. Phys. Chem. Ref. Data 38, 565 (2009).
  36. L. A. Anchordoqui, I. Antoniadis, and D. LUst, The Dark Universe: Primordial Black Hole — Dark Graviton Gas Connection, Phys. Lett. B 840, 137844 (2023).
  37. 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).
  38. 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).
  39. В.П. Быков, В. К. Дубрович, Отношение сигнал-шум при однофотонных и многофотонных переходах, Кратк. сообщ. по физике ФИАН 9, 11 (1989).
  40. В.П. Быков, Релаксация при оптическом детектировании, Крат. сообщ. по физике ФИАН 9, 10 (1999).
  41. В.П. Быков, Фотоотсчеты и лазерное детектирование слабых оптических сигналов, УФН 175, 495 (2005).
  42. В. П. Быков, Лазерная электродинамика, Физ-матлит, Москва (2006).
  43. 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).

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024