8. Pruebas recientes de CPT e invariancia de Lorentz


El teorema CPT es una propiedad general de las teorías cuánticas de campo que establece (vagamente) que cualquier sistema debe comportarse igual si se le aplica la transformada CPT : invertir todas las cargas (C, conjugación de cargas), invertir todos los ejes espaciales (P, paridad inversión) e invertir la dirección del tiempo (T, inversión del tiempo). Si bien en realidad no se puede hacer nada de eso en el mundo real, se pueden realizar experimentos en los que las partículas son reemplazadas por antipartículas (C), se observan situaciones en las que la izquierda y la derecha se intercambian (P) y las partículas viajan por caminos similares. pero en direcciones opuestas y tienen polarizaciones de espín opuestas (T).
La invariancia de Lorentz es el término técnico para la afirmación de que RE es válido. Cualquier violación de la invariancia CPT implica una violación de la invariancia de Lorentz; las teorías sin invariancia de Lorentz no necesitan tener invariancia CPT.

• Kostelecký y Mewes, “Señales de violación de Lorentz en electrodinámica”, Phys. Rev. D66, 056005 (2002).
Una revisión de varios límites, terrestres y astrofísicos.

• Mueller, “Prueba de la invariancia de Lorentz mediante el uso de resonadores de cavidades llenas de materia y vacío”, Phys. Rev. D71, 045004 (2005).
Un artículo en revisión.

Experimentos de cavidad:


• Müller, H., PL Stanwix, ME Tobar, E. Ivanov, P. Wolf, S. Herrmann, A. Senger, E. Kovalchuk, A. Peters, "Pruebas de relatividad mediante experimentos complementarios de Michelson-Morley rotativos", arxiv: https://arxiv.org/abs/0706.2031 [física.clase-ph] .
Al combinar los resultados de dos interferómetros hechos de diferentes materiales, ubicados en diferentes hemisferios, que giran sobre mesas, pueden poner límites a más parámetros del SME que de otra manera. También han mejorado tanto las estadísticas como los errores sistemáticos de los interferómetros individuales.


Experimentos basados en partículas:


• Nguyen, HH, “CPT results from KTeV”, (2001). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ex/0112046 .

• Schwingenheuer, B. et al., "Pruebas CPT en el sistema de kaon neutro", Phys. Rev. Lett., 74, pág. 4376-4379, (1995).

• Gurzadyan et al., “Prueba de la anisotropía de la velocidad de la luz con respecto al dipolo de radiación de fondo de microondas cósmico”, Mod. Phys. Lett., 2005, v.20, pág. 19. arxiv: https://arxiv.org/abs/astro-ph/0410742 .

• Hughes, VW, Grosse Perdekamp, M., Kawall, D., Liu, W., Jungmann, K. y zu Pulitz, G., "Prueba de CPT e invariancia de Lorentz a partir de espectroscopia de muonio", Phys. Rev. Lett., 87, 111804-1-4, (2001). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ex/0106103 .

• Bluhm, R., Kostelecký, VA, y Lane, CD, “Pruebas CPT y Lorentz con muones”, Phys. Rev. Lett., 84, pág. 1098-1101, (2000). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/9912451 .

• Carey, RM et al., "Nueva medición del momento magnético anómalo del muón positivo", Phys. Rev. Lett., 82, pág. 1632-1635, (1999)

• R. Grieser, R. Klein, G. Huber, S. Dickopf, I. Klaft, P. Knobloch, P. Merz, F. Albrecht, M. Grieser, D. Habs, D. Schwalm y T. Kaehl, “Una prueba de relatividad especial con iones de litio almacenados ”,

• Appl. Phys. B59, no. 2, pág. 127 (1994).Klein y col., Zeitschrift fuer Physik A 342, pág. 455 (1992).

• Saathoff, G., Karpuk, S., Eisenbarth, U., Huber, G., Krohn, S., Horta, RM, Reinhardt, S., Schwalm, D., Wolf, A. y Gwinner, G., "Prueba mejorada de dilatación del tiempo en relatividad especial", Phys. Rev. Lett., 91, 190403, (2003).

• G. Saathoff, S. Reinhardt, H. Buhr, LA Carlson, D. Schwalm, A. Wolf, S. Karpuk, C. Novotny, G. Huber y G. Gwinner, Can. J. Phys./Rev. pueden. Phys. 83 (4): pág. 425–434 (2005)(Tesis doctoral de Saathof, 2002) http://www.mpi-hd.mpg.de/ato/homes/saathoff/diss-saathoff.pdf(Tesis doctoral de Reinhardt, 2005) http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/volltexte/2005/5934/pdf/doktorarbeit_sreinhardt.pdf

Este es un experimento increíblemente inteligente que usa 7 iones Li + en un anillo de almacenamiento, sincronizando un solo láser con una transición de 2 niveles a través de cambios Doppler en ambas direcciones. La precisión fraccionaria en frecuencia es 10 −9 , y el límite de desviación de la fórmula relativista es 2.2 × 10 −7 para velocidades de una fracción sustancial de c .

• Lane, CD, "Sondeo de la violación de Lorentz con experimentos de desplazamiento Doppler". arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0505130 .

• Mittleman, RK, Ioannou, II, Dehmelt, HG y Russell, N., “Bound on CPT and Lorentz symmetry with a atrapped electron”, Phys. Rev. Lett., 83, pág. 2116-2119, (1999).

• Gabrielse, G., Khabbaz, A., Hall, DS, Heimann, C., Kalinowsky, H. y Jhe, W., “Espectroscopía de masas de precisión del antiprotón y el protón utilizando partículas atrapadas simultáneamente”, Phys. Rev. Lett., 82, pág. 3198-3201, (1999).

• Dehmelt, HG, Mittleman, RK, van Dyck Jr, RE y Schwinberg, P., “Los experimentos pasados de electrones positrones g-2 produjeron un límite más agudo en la violación de CPT”, Phys. Rev. Lett., 83, págs. 4694-4696, (1999). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/9906262 .

• Auerbach et al. (Colaboración LSND), “Prueba de violación de Lorentz en Anti-ν μ → Anti-ν e oscilaciones”. Phys. Rev. D 72, 076004 (2005).

Estas oscilaciones de neutrinos no muestran una variación sidérea significativa.
Sin embargo, tenga en cuenta que los resultados del LSND han sido un enigma durante varios años, ya que parecen no coincidir con otros experimentos. Recientemente, los resultados de Mini-BooNE de Fermilab los contradijeron directamente (mayo de 2007, aún sin referencia).

• Kostelecký y Mewes, "Violación de Lorentz y experimentos de neutrinos de línea de base corta", Phys. Rev. D70, 076002 (2004).

Utilizando los resultados publicados del experimento del detector de neutrinos de centelleo líquido (LSND), se obtiene un valor estimado distinto de cero (3 ± 1) × 10 -19 GeV para una combinación de coeficientes de violación de Lorentz. Esto se encuentra en el rango esperado para los efectos que se originan en la escala de Planck en una teoría unificada subyacente.
Sin embargo, tenga en cuenta que los resultados del LSND han sido un enigma durante varios años, ya que parecen no coincidir con otros experimentos. Recientemente, los resultados de Mini-BooNE de Fermilab los contradijeron directamente (mayo de 2007, aún sin referencia).


Experimentos de comparación de reloj:


• Walsworth, Bear, Humphrey, Mattison, Phillips, Stoner y Vessot, "Nuevas búsquedas de comparación de reloj para la violación de Lorentz y CPT", arxiv: https://arxiv.org/abs/physics/0007063 (2000) .
• Bear, D., Stoner, RE, Walsworth, RL, Kostelecký, VA, y Lane, CD, “Límite de violación de Lorentz y CPT del neutrón usando un máser de gas noble de dos especies”, Phys. Rev. Lett., 85, pág. 5038–5041, (2000). arxiv: https://arxiv.org/abs/physics/0007049 .
• Bear, D., Stoner, RE, Walsworth, RL, Kostelecký, VA y Lane, CD, “Errata: Límite de Lorentz y violación CPT del neutrón usando un maestro de gas noble de dos especies”, Phys. Rev. Lett., 89, 209902, (2002).
Cane, Bear, Phillips, Rosen, Smallwood, Stoner y Walsworth, "Vinculado a Lorentz y CPT Violando los efectos de impulso para el neutrón", Phys. Rev. Lett. 93, 230801 (2004).

La búsqueda de la variación sidérea en la diferencia de frecuencia entre los máseres de 129 Xe y 3 He Zeeman colocados en el mismo lugar establece los límites más estrictos hasta la fecha sobre la violación de Lorentz de orden principal y CPT. Al ubicar los dos máseres en el mismo recinto, eliminan muchos errores sistemáticos y buscan variaciones en el nivel de 100 nHz (¡10 −7 Hz!).

• Kostelecký, VA, y Lane, CD, "Restricciones en la violación de Lorentz de experimentos de comparación de reloj", Phys. Rev. D, 60, 116010, (1999). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/9908504

• Bertolami, O. y Rosa, JG, “Nuevos límites en términos cúbicos que violan Lorentz en la relación de dispersión fermiónica”, Phys. Rev. D, 71, 097901. arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0412289 .

• Berglund, CJ et al., "Nuevos límites en la invariancia de Lorentz local de magnetómetros de Hg y Cs", Phys. Rev. Lett., 75, 1879, (1995).

• Phillips, DF, Humphrey, MA, Mattison, EM, Stoner, RE, Vessot, RFC, y Walsworth, RL, "Límite de Lorentz y violación de CPT del protón usando un máser de hidrógeno", Phys. Rev. D, 63, 111101, (2001). arxiv: https://arxiv.org/abs/physics/0008230 .

• Humphrey et al., "Prueba de CPT y simetría de Lorentz con Hydrogen Masers", Phys. Rev. A68, 063807 (2003). arxiv: https://arxiv.org/abs/nucl-th/0103068 .


Pruebas astrofísicas:


• Ellis, JR, Farakos, K., Mavromatos, NE, Mitsou, VA, y Nanopoulos, DV, “Sondas astrofísicas de la constancia de la velocidad de la luz”, Astrophys. J., 535, 139-151, (2000). arxiv: https://arxiv.org/abs/astro-ph/9907340 .

• Ellis, JR, Mavromatos, NE, Nanopoulos, DV y Sakharov, AS, “Análisis de gravedad cuántica de explosiones de rayos gamma utilizando ondas”, Astron. Astrophys., 402, 409–424, (2003).
arxiv: https://arxiv.org/abs/astro-ph/0210124 .

• Biller, SD, Breslin, AC, Buckley, J., Catanese, M., Carson, M., Carter-Lewis, DA, Cawley, MF, Fegan, DJ, Finley, JP, Gaidos, JA, Hillas, AM, Krennrich , F., Lamb, RC, Lessard, R., Masterson, C., McEnery, JE, McKernan, B., Moriarty, P., Quinn, J., Rose, HJ, Samuelson, F., Sembroski, G. , Skelton, P. y Weekes, TC, “Límites de los efectos de la gravedad cuántica a partir de observaciones de llamaradas de TeV en galaxias activas”, Phys. Rev. Lett., 83, 2108-2111, (1999). arxiv: https://arxiv.org/abs/gr-qc/9810044 .

• Boggs, SE, Wunderer, CB, Hurley, K. y Coburn, W., "Prueba de no invariancia de Lorentz con GRB021206", (2003). arxiv: https://arxiv.org/abs/astro-ph/0310307 .

• Ellis et al., “Límites robustos en la violación de Lorentz por estallidos de rayos gamma”, arxiv: https://arxiv.org/abs/astro-ph/0510172 (2005) .
Si la velocidad de la luz tiene una dependencia energética c ( E ) ~ c 0 (1 - E / M ), se obtiene un límite en M : M > 0,9 × 10 16 GeV / c 2 .

• Kostelecký y Mewes, "Restricciones cosmológicas en la violación de Lorentz en electrodinámica", Phys. Rev. Lett., 87, no. 25, 251304 (2001).
Ciertos coeficientes para la violación de Lorentz están limitados a menos de


Radiación de Cerenkov al vacío:


• Lehnert, R. y Potting, R., “El efecto Cerenkov en vacua que viola Lorentz”, Phys. Rev. D, 70, 125010, (2004). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0408285 .Lehnert, R. y Potting, R., "Vacío de radiación de Cerenkov", Phys. Rev. Lett., 93, 110402, (2004). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0408285 .

• Coleman, RE y Glashow, SL, “Pruebas de rayos cósmicos y neutrinos de la relatividad especial”, Phys. Letón. B, 405, 249 - 252, (1997). http://arXiv.org/abs/hep-ph/9703240 .Coleman, RE y Glashow, SL, “Evadiendo el corte de rayos cósmicos GZK”, (1998). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/9808446 .Coleman, RE y Glashow, SL, “Pruebas de alta energía de la invariancia de Lorentz”, Phys. Rev. D, 59, 116008, (1999). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/9812418 .

• Greisen, K., “¿Fin del espectro de rayos cósmicos?”, Phys. Rev. Lett., 16, pág. 748-750, (1966).Zatsepin, GT y Kuzmin, VA, "Límite superior del espectro de rayos cósmicos", J. Exp. Theor. Phys. Lett., 4, pág. 78-80, (1966).
Los papeles originales de GZT.

Base experimental de la Relatividad Especial - Indice
1. Introducción
2. Experimentos tempranos (anteriores a 1905)
3. Pruebas de los dos postulados de Einstein
4. Pruebas de dilatación del tiempo y efecto Doppler transversal
5. Pruebas de la paradoja de los gemelos
6. Pruebas de cinemática relativista
7. Pruebas de contracción de la longitud
8. Pruebas recientes de CPT e invariancia de Lorentz
9. Otros experimentos
10. Experimentos que aparentemente no son consistentes con RE / GR
11. Expresiones de gratitud y copyrigth