2019 Fiscal Year Research-status Report
巨視的物体の量子理論に対するワイヤ振動を利用した検証実験
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18K18729
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
安東 正樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90313197)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 巨視的量子力学 / CSL理論 / 熱雑音 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、巨視的な物体も記述できるような拡張量子力学の理論を実験的に検証することである。量子力学を巨視スケールにまで拡張した理論の枠組みの一つとして、質量が存在することによって量子的性質が失われるという、重力デコヒーレンスと呼ばれる考え方が提案されている。それに対して、本研究では、CSL (Continuous Spontaneous Localization)模型と呼ばれる理論に注目し、その検証を行う。CSL模型は、巨視的な物体では「測定」という操作が量子状態に影響を与えないような理論であり、微視的な極限では通常の量子力学におけるシュレディンガー方程式に帰着し、粒子数の多い極限では測定に依存しない結果を与えるという理論である。非相対論的な質点の力学しか記述できないなど、物理学の理論としては不十分な点も多いが、現在までに数学的な矛盾は見つかっておらず、従来の量子力学を拡張する可能性を持った理論模型である。
2019年度には、タングステンワイヤーのバイオリンモード振動を利用したCSLモデル検証実験を進めた。より具体的には、バイオリンモード振動を光センサ(シャドウセンサ)で測定し、熱雑音レベルの変化を測定する実験セットアップの構築を進めた。その結果、770Hz付近のバイオリンモード振動の測定とパワースペクトルの推定に成功した。熱雑音レベルから振動子の温度を求め、誤差要因の調査も進めた。それらの過程において、ワイヤクランプの素材や構成、ワイヤの張力の推定、温度安定化、防振や真空中での測定といった今後の課題を洗い出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ワイヤのバイオリンモード振動を測定する装置を設計・製作し、測定を進めた。その結果は、次のステップで製作する本格的な装置の設計に生かされることになる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた知見をもとに、本格的な測定装置の設計と製作、測定実験を進める。そこで得られたデータを解析することで、CSL理論に対する上限値を与えることを目指す。また、より高い信号-雑音比での測定を目指し、低温下で測定を行うセットアップの製作を進める。
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| Causes of Carryover |
低温下での測定セットアップの構築のための経費として次年度に一括して使用する方針としたため。
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