「c(l)測定とbeyond GUT」
名古屋大学理学研究科
大島
at 大阪市大 2008.10.10.
隆義
LIGHT-VELOCITY(E) = CONSTANT ?
1. INTRODUCTION




光速度(c)測定の歴史は古い – next page。
光速度は基準である(PDG参照– next 2 page )。
光速度測定はほとんどが可視光(レーザ光)を利用。
光のエネルギーを変えての測定は ?
Photon energy
可視光(eV)
光速の測定
1675:
デンマークの天文学者レーマー(Olaus Roemer,1644-1710)
木星の衛星イオ; 220,000 km/s
1728:
イギリスの天文学者ブラッドリー(James Bradley,1693-1762)
年周光行差/283,000 km/s (5%)。
地球が動いている証拠。
視差は見出せなかったが、光行差を測定。
測定角度は~0.1 mrad程度か。
1849:
フランスの物理学者フィゾー
(Armand-Hippolyte-Louis Fizeau, 1819-1896)
高速回転させた歯車と鏡(8km離す)/298,000km/s (0.7%)。
1850:フランスの物理学者フーコー
(Jean-Bernard-Leon Foucault, 1819-1868)
高速回転させた鏡と鏡(20 m離す)
距離(精度よい物差しがない)と時間(原子時計)
1983:
基準として採用。
From PDG
GAUGE AND HIGGS BOSONS
g
I(JPC) = 0,1 (1--)
Mass
m < 6 x 10-17 eV
Charge q < 5 x 10-30 e
Mean life t = Stable
Physical constants
Speed of light in vacuum
c
299 792 458 m s-1
*The meter is the length of the path traveled by light in vacuum
during a time interval of 1/299 792 458 of a second.
量子力学的に見た真空 と 光
e
e
●物理量は見かたのよって大きさが異なる
真空が偏極 (誘電体の分極電
荷)
e
g
e
g
High energy 100 GeV: ~10-18m
解像度10-11桁 up
g
e
- +
e e
e
Low energy 2eV: ~400nm
~10-7m
未知の
世界
7
2.
2.1

PHYSICS
Space-Time
光(真空を伝わる)
可視光( 数eV:数100nm = O(10-7) mの波長 )
100 GeV photon = 2 x 10-18 mの波長
エネルギー(E=hn)→波長(l=c/n)→空間(l)を研究。
空間の一様性を
10-7 m – 2x10-18 mの 11桁 に亘って探る!
時空間の研究(重力のr-2則の検証)は精々サブmm程度。逆2乗則の検証は限られた範囲
のみ。
2.2 SEARCH PRINCIPLE SPACE-TIME
- Next page
J. Magueijo論文“New varying speed of light theories”astro-hep/0305457
「プランク周波数に近いと光速度は色に依存する」。
- Next page
分散関係
E2 = p2c2 + m2c4 + lE3 + ・・・ (l~1035m:プランク長程度)

lE = lP/lg = Eg / EP
光速度測定値(エネルギー依存性)が1よりズレる分(lE)が、
量子重力(New Physics)の表れである。
 ループ量子重力では光速度がエネルギーによって変わる。
時空間の量子化 ?
そのようなことが現れるのはプランクスケール世界であろう。
しかし、
余剰次元があればもっと低いエネルギーで現れるかも?
J. Magueijo, “New varying speed of light theories”,
Rep. Prog. Phys. 66 (2003) 2025-2068.
「プランク周波数に近いと光速度は色に依存する」
光の速度は
異なる波長についても
一定か?
time
space
もしエネルギー依存性があれば、
Maxwellの電磁気学(c=1/em);
相対論(c=constant)などの物理法則が破れる!
因果律にも影響がでる。
⇒ Big Bag宇宙創生にも。





Maxwell 電磁気学の検証
相対性理論、Lorentz不変性の検証
時空間の等質性の検証(10-18 m)
余剰次元の探索
108 GeVの高エネルギー世界の探索
Plank scaleでは可能?
相対値の測定
(8 GeV/
50 GeV)
(1/ 3)
(57)
(16)
(1.6x104/1.7x106)
Previous exp. SLAC-E43 (parasite)
10 GeV-photon,
Dt/t =10-6 (start=10ps&stop=50ps),
L=1.5 km
synch.-g = 100/5x108 e (coil)@ magnet=2kG, 6cm
brem.-g (0.1rad. copper)
10-6 torrなら, n-1=3.6x10-13.
KEK , Spring-8
SLAC
← 8 GeV
←
50 GeV
Bremsstrahlung & Synchrotron radiation
TOFスペクトラムのピーク値の精度~TOF分解能/√N
For 3 GeV/c PIONS
“5 ps TOF Beam-Test”
Circuit resolution ( s t = 4.1 ps )
TOF w/o radiator ( s t = 7.7 ps )
Beam による測定。 SPCの分解能。 No radiator & 10 mm crystal。
TOF w radiator ( s t = 6.2 ps )
6.2(ps)2 – 4.1 (ps) 2 = 4.7 (ps) 2
If
lE=10-10
(ceff/c=1+lE)
at E=100
,
GeV (10-18 m)-1
l=10-28.
Then,
ceff=104c
at E=1016 GeV.
ceff =107c
at Plack scale.
研究展開の方向?
新(?)次元
Super-String
Quantum Gravity
SUSY
Extradimension
B-Factory, LHC(ATLUS)
GUT Plank
現代素粒子物理学の次元
QM
Relativity
粒子像/波動像
vs 新(?)次元
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名古屋大学理学研究科付属 フレーバー物理研究センター