レーザー干渉X線による自由軌道実験

レーザー干渉計X線による自由軌道実験（FELIX ） [ ^{1]は、マクロなシステムが}重ね合わせ状態になり得るかどうかを調べる実験のカテゴリに属します。これはもともと、物理学者ロジャー・ペンローズが2004年の著書「現実への道」で、重力誘起デコヒーレンスや量子システムの自発的な波動関数の崩壊などの非従来型のデコヒーレンスプロセスが発生するかどうかを証明するために提案されました。

その後、卓上実験として実施されるように修正され、^{[2] [3]成功した場合、およそ10 14}個の原子の質量が重ね合わされたと推定され、これは当時（2003 年）までに観測されたどの重ね合わせよりも約 9 桁大きい質量です。

提案された実験装置は、基本的にマイケルソン干渉計のバリエーションですが、単一光子用です。さらに、ミラーの 1 つは非常に小さく、独立したマイクロメカニカル振動子に固定する必要があります。これにより、光子が反射したときにミラーが移動し、光子と重ね合わせることができます。目的は、ミラーのサイズを変えて、量子システムが崩壊するまでの時間に対する質量の影響を調べることです。

当初、干渉計のアームは、発振器の周期に匹敵する光子の往復時間を達成するために数十万キロメートルにまで伸びる必要がありましたが、それは実験を軌道上で行わなければならないことを意味し、その実現可能性は低下しました。改訂された提案^[2]では、ミラーを高精度の光共振器に配置し、必要な遅延を達成するのに十分な時間光子を捕捉する必要があります。

さまざまな技術的課題がありますが、いずれもハイエンドの研究室の能力の範囲内です。主な要件は、キャビティの質量を可能な限り小さくすることです。干渉計のノイズを避け、1 回に 1 つ以上の光子を放出する確率を低くするには、実験の絶対温度を 60 μK 程度と非常に低くする必要があります。同様の理由から、またデコヒーレンスを避けるために、実験装置は超高真空状態にする必要があります。光子の波長はおよそ 630 nm と計算されたため、反射面を可能な限り小さくしながらも屈折や反射の問題を回避できます。マイクロメカニカル振動子は、原子間力顕微鏡のカンチレバーに似たもので、同様の厳しい実験で通常使用される反射面は、実際の課題にはなりません。実験を繰り返す前にキャビティを安定状態に「リセット」するためのさまざまな精巧な電磁メカニズムが提案されています。

• ペンローズ解釈
• 客観的崩壊理論