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Ultracold neutrons in the low curvature limit: Remarks on the post-Newtonian effects
Indexado
WoS WOS:001195485400001
Scopus SCOPUS_ID:85188881033
DOI 10.1103/PHYSREVD.109.064085
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Ultracold neutrons are great experimental tools to explore the gravitational interaction in the regime of quantized states. From a theoretical perspective, starting from a Dirac equation in curved spacetime, we applied a perturbative scheme to systematically derive the nonrelativistic Schrodinger equation that governs the evolution of the neutron's wave function in the Earth's gravitational field. At the lowest order, this procedure reproduces a Schrodinger system affected by a linear Newtonian potential, but corrections due to both curvature and relativistic effects are present. Here, we argue that one should be very careful when going one step further in the perturbative expansion. Proceeding methodically with the help of the FoldyWouthuysen transformation and a formal post-Newtonian 1/c2 expansion, we derive the nonrelativistic Hamiltonian for a generic static spacetime. By employing Fermi coordinates within this framework, we calculate the next-to-leading-order corrections to the neutron's energy spectrum. Finally, we evaluate them for typical experimental configurations, such as that of qBounce, and note that, while the current precision for observations of ultracold neutrons may not yet enable to probe them, they could still be relevant in the future or in alternative circumstances.

Revista



Revista ISSN
Physical Review D 2470-0010

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Disciplinas de Investigación



WOS
Astronomy & Astrophysics
Physics, Particles & Fields
Scopus
Physics And Astronomy (Miscellaneous)
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Koch, B. Hombre Tech Univ Wien - Austria
Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Technische Universität Wien - Austria
2 MUNOZ-ORTIZ, ENRIQUE Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
3 Santoni, Alessandro Hombre Tech Univ Wien - Austria
Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Technische Universität Wien - Austria

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
ANID PIA Anillo
CONICYT-PFCHA/DoctoradoNacional/2020
ANID Fellowship CONICYT-PFCHA/DoctoradoNacional

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Agradecimientos



Agradecimiento
We thank H. Abele and M. Pitschman for comments and discussion. A. S. acknowledges financial support from ANID Fellowship CONICYT-PFCHA/DoctoradoNacional/ 2020-21201387. E. M. acknowledges financial support from Fondecyt Grant No. 1230440 and ANID PIA Anillo ACT192023. B. K. was supported by the Grants No. P 31702-N27 and No. P 33279-N.
We thank H. Abele and M. Pitschman for comments and discussion. A. S. acknowledges financial support from ANID Fellowship CONICYT-PFCHA/DoctoradoNacional/2020-21201387. E. M. acknowledges financial support from Fondecyt Grant No. 1230440 and ANID PIA Anillo ACT192023. B. K. was supported by the Grants No. P 31702-N27 and No. P 33279-N.

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