Shuta Tanaka, ICRR, the University of Tokyo
Study of pulsar wind properties: the pair multiplicity problem and induced Compton scattering off radio pulses
Meeting room 1, Kenkyu Honkan 1F
A pulsar wind is a cold relativistic electron-positron outflow originating from a pulsar magnetosphere. Because pulsar winds are radiatively inefficient, it is difficult to obtain their properties, such as the magnetization, the bulk Lorentz factor and the pair multiplicity which corresponds to the number of the particles. In my talk, I introduce the pair multiplicity problem which is independent from the well-known problem of the magnetization called sigma-problem. We study induced Compton scattering off radio pulses by the pulsar wind to constrain pulsar wind properties by imposing that radio pulses are not scattered by the wind. We find that the pair multiplicity of the Crab pulsar can be more than two orders of magnitude larger than the previously inferred value only when the magnetization of the Crab pulsar wind is close to unity at the light cylinder.
Eduardo Martin-Martinez, Institute For Quantum Computing, University of Waterloo
Detectors for probing relativistic quantum physics beyond perturbation theory
Seminar room, Kenkyu Honkan 3F We develop a general formalism for a non-perturbative treatment of harmonic-oscillator particle detectors in relativistic quantum field theory using continuous-variables techniques. By means of this we forgo perturbation theory altogether and reduce the complete dynamics to a readily solvable set of first-order, linear differential equations. The formalism applies unchanged to a wide variety of physical setups, including arbitrary detector trajectories, any number of detectors, arbitrary time-dependent quadratic couplings, arbitrary Gaussian initial states, and a variety of background spacetimes. As a first set of concrete results, we prove non-perturbatively–and without invoking Bogoliubov transformations–that an accelerated detector in a cavity evolves to a state that is very nearly thermal with a temperature proportional to its acceleration, allowing us to discuss the universality of the Unruh effect. Additionally we quantitatively analyze the problems of considering single-mode approximations in cavity field theory and show the emergence of causal behaviour when we include a sufficiently large number of field modes in the analysis. Finally, we analyze how the harmonic particle detector can harvest entanglement from the vacuum. We also study the effect of noise in time dependent problems introduced by suddenly switching on the interaction versus ramping it up slowly (adiabatic activation).
We develop a general formalism for a non-perturbative treatment of harmonic-oscillator particle detectors in relativistic quantum field theory using continuous-variables techniques. By means of this we forgo perturbation theory altogether and reduce the complete dynamics to a readily solvable set of first-order, linear differential equations. The formalism applies unchanged to a wide variety of physical setups, including arbitrary detector trajectories, any number of detectors, arbitrary time-dependent quadratic couplings, arbitrary Gaussian initial states, and a variety of background spacetimes. As a first set of concrete results, we prove non-perturbatively–and without invoking Bogoliubov transformations–that an accelerated detector in a cavity evolves to a state that is very nearly thermal with a temperature proportional to its acceleration, allowing us to discuss the universality of the Unruh effect. Additionally we quantitatively analyze the problems of considering single-mode approximations in cavity field theory and show the emergence of causal behaviour when we include a sufficiently large number of field modes in the analysis. Finally, we analyze how the harmonic particle detector can harvest entanglement from the vacuum. We also study the effect of noise in time dependent problems introduced by suddenly switching on the interaction versus ramping it up slowly (adiabatic activation).
Ref. Phys. Rev. D 87, 084062 (2013)
Go Mishima, The University of Tokyo
Precision Measurements as a Probe of Hidden Photon
Meeting Room 1, Kenkyu Honkan 1F
An extra Abelian gauge group arises naturally in a variety of extensions of the standard model. If the extra gauge boson, hidden photon, satisfies some conditions, then it can solve the muon g-2 anomaly, a persistent discrepancy between measured value and the standard model prediction of the anomalous magnetic moment of the muon. We investigate constraints on the hidden photon from precision measurements like electron g-2 and hydrogen spectroscopy, and show that the hidden photon which solves the muon g-2 anomaly can be examined by a experiment planed to start in the near future.
Yoshihisa Kitazawa, KEK
Soft gravitons screen couplings in de Sitter space
Meeting Room 1, Kenkyu Honkan 1F
We investigate the effect of the soft gravitons on the microscopic matter dynamics in de Sitter space. Scale invariance of the soft graviton propagator is the source of the de Sitter symmetry breaking. We find quartic, Yukawa and gauge couplings become time dependent and diminish with time. In a simple model, the cosmological constant is self-tuned to vanish due to UV-IR mixing effect. We also discuss phenomenological implications such as SUSY breaking.
佐々木寿彦, Photon Science Center, University of Tokyo
重力波観測における標準量子限界について
Seminar room, Kenkyu honkan 3F
干渉系型の重力波観測装置においては、当初、標準量子限界と言われる量子力学の不確定性による検出限界が存在すると言われていた。これがそうではないということを小澤の不等式が示していると一般に考えられているが、実際の対応関係が具体的に語られることは少ない。本発表では、具体的な測定装置における標準量子限界の回避方法をレビューし、両者を比較する。
益田晃太, 東大理 / 理研
Hadron-Quark Crossover and Massive Hybrid Stars
Meeting room 1, Kenkyu honkan 1F
中性子星 (NS) は様々な観測量を通して高密度 QCD 物質がもつ豊富な相構造に関する情報を与えてくれる宇宙の良い実験場である。その中でも特に、質量と半径に関する情報は状態方程式 (EOS) の構築、高密度物質の組成に対して強い制限を与え得る。観測の観点からは、近年 (1.97±0.04) 太陽質量をもつ非常に重い NS (PSR J1614-2230) が観測された。本セミナーではコア部にクォーク物質をもつハイブリッド星が 2 太陽質量を支え得る可能性について議論する。ハイペロンを含むハドロン相からストレンジネスを含むクォーク相へのパーコレーション描像の仮定のもと、新しい EOS の構築を試みる。この新しい EOS を用いることで得られる結果は、(1) クロスオーバーが比較的低密度 (原子核密度の 3 倍程度) から生じる (2) クロスオーバー領域でクォーク物質が強く相互作用しているという 2 つの条件のもとでハイブリッド星の最大質量は2太陽質量を超え得る、というもので 1 次相転移を仮定し構築した EOS を用いて得られる結果とは全く異なるものである。いかなるハドロン相 EOS を用いても最大質量に関する結果は変わらないが、ハイペロン出現の密度、出現に伴う NS の速い冷却機構を議論する際、ハイペロン間に働く三体力が大きな役割を担う。更に NS 内部におけるカラー超伝導相が与える影響についてもコメントする。
Keisuke Harigaya, Kavli IPMU
Chaotic Inflation with a Fractional Power-Law Potential in Strongly Coupled Gauge Theories
Meeting Room 1, Kenkyu Honkan 1F
Chaotic inflation model with fractional power law potential is observationally interesting. We show that such potential can be naturally realized in strongly coupled gauge theories.
Ya-Juan Zheng, National Taiwan University
Top quark spin and Htb interaction in charged Higgs and top quark associated production at LHC.
Meeting Room 1, Kenkyu Honkan 1F
We study the charged Higgs at LHC via its associated production with top quark. The kinematic cuts are optimized to suppress background processes so that reconstruction of the charged Higgs and top quark is possible. The angular distributions and corresponding forward-backward asymmetry with respect to top quark spin are explored to discriminate Htb interaction in different new physics models.
布能謙, Tokyo University
エンタングルメントからの熱力学的仕事のゲイン
Seminar room, Kenkyu Honkan 3F マクスウェルの悪魔は量子情報、熱力学、(非平衡)統計力学などの分野で長い間活発に議論されてきた。マクスウェルの悪魔はシステムのミクロな自由度を測定し、その測定結果に応じてシステムをフィードバックすることができる。そのため、マクロな自由度のみを操作するような場合よりもシステムをより操作することができるため、熱力学第二法則を超えて仕事を取り出すことが示唆される。 測定とフィードバック制御下での一般化された第二法則は沙川と上田によって示され、第二法則を超えて取り出せる仕事はシステムと測定結果を蓄えるメモリーとの間の相関を表す量子‐古典相互情報量によって特徴づけられることが示された [1]。また、フィードバックによってシステムが得をした仕事の分だけメモリーに仕事を注入しなければいけないことも示され、全体としては第二法則に矛盾しないことが示された [2]。今回の発表では二つのシステムの間にエンタングルメントがある場合を考え、この相関をフィードバック制御することで取り出せる仕事について議論する [3]。取り出せる仕事は二つのシステムとメモリーの間の三体間の相関で特徴づけられ、初期にあったエンタングルメントについてメモリーがどれだけアクセスできるかによって決まることが明らかになった。
マクスウェルの悪魔は量子情報、熱力学、(非平衡)統計力学などの分野で長い間活発に議論されてきた。マクスウェルの悪魔はシステムのミクロな自由度を測定し、その測定結果に応じてシステムをフィードバックすることができる。そのため、マクロな自由度のみを操作するような場合よりもシステムをより操作することができるため、熱力学第二法則を超えて仕事を取り出すことが示唆される。 測定とフィードバック制御下での一般化された第二法則は沙川と上田によって示され、第二法則を超えて取り出せる仕事はシステムと測定結果を蓄えるメモリーとの間の相関を表す量子‐古典相互情報量によって特徴づけられることが示された [1]。また、フィードバックによってシステムが得をした仕事の分だけメモリーに仕事を注入しなければいけないことも示され、全体としては第二法則に矛盾しないことが示された [2]。今回の発表では二つのシステムの間にエンタングルメントがある場合を考え、この相関をフィードバック制御することで取り出せる仕事について議論する [3]。取り出せる仕事は二つのシステムとメモリーの間の三体間の相関で特徴づけられ、初期にあったエンタングルメントについてメモリーがどれだけアクセスできるかによって決まることが明らかになった。
[1] T. Sagawa and M. Ueda, Phys. Rev. Lett. 100, 080403 (2008).
[2] T. Sagawa and M. Ueda, Phys. Rev. Lett. 102, 250602 (2009).
[3] K. Funo, Y. Watanabe and M. Ueda, arXiv:1207.6872 (2012).
Richard Ruiz, Pittsburgh University
Lepton Number Violation and W' Chiral Couplings at the LHC
Meeting Room 1, Kenkyu Honkan 1F We study the observability for a heavy Majorana neutrino N along with a new charged gauge boson W’ at the LHC. We emphasize the complementarity of these two particles in their production and decay to unambiguously determine their properties. We show that the Majorana nature of N can be verified by the lepton-number violating like-sign dilepton process, and by polar and azimuthal angular distributions. The chirality of the W’ coupling to leptons and to quarks can be determined by a polar angle distribution in the reconstructed frame and an azimuthal angle distribution.
