englishWe compile here a list of experiments or bibliographic references to experiments which are relevant to the field of Quantum Gravity Phenomenology. They are ordered by subtopics.

Short-range gravity experiments

These are experiments that are performed at below laboratory scales to test the Newtonian inverse square law of gravity, and try to observe predictions of large extra-dimension models. A recent review is J. Murata and S. Tanaka, A review of short-range gravity experiments in the LHC era, Class. Quantum Grav. 32 033001.

Quantum gravity in the laboratory

There have been some attempts to describe laboratory experiments that could give hints of quantum gravity in macroscopic physics:

  • Bekenstein proposes that the center of mass of macroscopic objects cannot move a distance smaller than the Planck length, and one can use this fact to get observable consequences, Jacob D. Bekenstein, Is a tabletop search for Planck scale signals feasible? Phys. Rev. D 86, 124040. This idea has found some criticisms in Giovanni Amelino-Camelia, Challenge to Macroscopic Probes of Quantum Spacetime Based on Noncommutative Geometry, Phys. Rev. Lett. 111, 101301. 
  • Igor Pikovski and colleagues have proposed to probe the canonical commutation relation of the centre-of-mass mode of a mechanical oscillator with a mass close to the Planck mass in order to observe possible modifications of the Heisenberg uncertainty relation coming from quantum gravity effects: Igor Pikovski, Michael R. Vanner, Markus Aspelmeyer, M. S. Kim, and Časlav Brukner, Probing Planck-scale physics with quantum optics, Nature Physics 8, 393–397 (2012).
Long-distance quantum experiments

These are direct tests of quantum theory to very large length scales, approaching that of the radius of curvature of spacetime, where we begin to probe the interaction between gravity and quantum phenomena. A recent review is David Rideout et al, Fundamental quantum optics experiments conceivable with satellites—reaching relativistic distances and velocities, Class. Quantum Grav. 29 224011.

Time delay in the propagation of high energy photons

Analysis of the arrival times of photons emitted by extragalactic sources can constrain quantum gravity models that modify the speed of light in vacuum. The deviation of the speed of high energy photons with respect to the speed of low energy photons can be systematic (produced by an energy-dependent systematic, deterministic deviation) or stochastic (produced by energy-dependent non-deterministic fluctuations in the speed coming from the spacetime fuzziness).

  • A recent review of the most relevant limits for systematic effects (both linear and quadratic corrections) is J. Bolmont and A. Jacholkowska, Lorentz Symmetry breaking studies with photons from astrophysical observations, Advances in Space Research 47 (2011) 380–391. It includes results from MAGIC, HESS and Fermi GBM+LAT, and the most constraining results are bounds of the order of the Planck energy, at 99% confidence level. New analysis of these results in 2012 and 2013 [R.J. Nemiroff et al., Phys. Rev. Lett. 108, 231103 (2012) and V. Vasileiou et al., Phys. Rev. D 87, 122001 (2013)] claim to improve the bounds and set them (for the case of linear corrections) at the order of (5-500) times the Planck energy.
  • For the case of stochastic effects, see the recent reference V. Vasileiou et al., A Planck-scale limit on spacetime fuzziness and stochastic Lorentz invariance violation, Nature Physics 11,344–346 (2015). The result is a bound of 1.6 times the Planck energy, at 99% confidence.
Astrophysical observations of high energy

Violations of Lorentz invariance can affect the production propagation of very high energy messengers from astrophysical sources, which include photons, neutrinos and cosmic rays. A recent review is Floyd W. Stecker, Testing Lorentz symmetry using high energy astrophysics observations, Symmetry 09, 201 (2017).



spanishCompilamos aquí una serie de experimentos o referencias bibliográficas que son relevantes respecto del campo de Fenomenología de Gravedad Cuántica. Están ordenadas por tipos de experimentos.

Experimentos de gravedad de corto alcance

Estos experimentos testean la ley del inverso del cuadrado de la gravedad newtoniana a escalas menores que las típicas de laboratorio, y tratan de observar predicciones de modelos de dimensiones extra grandes. Un artículo de revisión reciente es J. Murata and S. Tanaka, A review of short-range gravity experiments in the LHC era, Class. Quantum Grav. 32 033001.

Gravedad cuántica en el laboratorio

Ha habido varios intentos de describir experimentos de laboratorio que pudiesen dar indicaciones de gravedad cuántica a nivel macroscópico:

  • Bekenstein propone que el centro de masas de un objeto macroscópico no puede realizar un desplazamiento mayor que la longitud de Planck, y que uno puede usar este hecho para obtener consecuencias observables, Jacob D. Bekenstein, Is a tabletop search for Planck scale signals feasible? Phys. Rev. D 86, 124040. Esta idea ha sido parcialmente criticada en Giovanni Amelino-Camelia, Challenge to Macroscopic Probes of Quantum Spacetime Based on Noncommutative Geometry, Phys. Rev. Lett. 111, 101301. 
  • Igor Pikovski y colegas han propuesto testear la relación de conmutación canónica del centro de masas de un oscilador mecánico con una masa cercana a la masa de Planck para observar posibles modificaciones de la relación de incertidumbre de Heisenberg producidas por efectos de gravedad cuántica: Igor Pikovski, Michael R. Vanner, Markus Aspelmeyer, M. S. Kim, and Časlav Brukner, Probing Planck-scale physics with quantum optics, Nature Physics 8, 393–397 (2012).
Experimentos cuánticos de larga distancia

Estos son tests de la teoría cuántica a escalas muy grandes, aproximándose a la del radio de curvatura del espacio-tiempo, donde se podría apreciar una interacción entre fenómenos gravitatorios y cuánticos. Un artículo de revisión reciente es David Rideout et al, Fundamental quantum optics experiments conceivable with satellites—reaching relativistic distances and velocities, Class. Quantum Grav. 29 224011.

Tiempos de retraso en la propagación de fotones de alta energía

El estudio de los tiempos de llegada de fotones emitidos por fuentes extragalácticas puede restringir modelos de gravedad cuántica que modifican la velocidad de la luz en el vacío. La desviación de la velocidad de los fotones de alta energía con respecto a la de los fotones de baja energía puede ser sistemática (producida por una desviación que depende de la energía de un modo sistemático) o estocástica (producida por fluctuaciones no deterministas, pero dependientes de la energía, debidas a las propias fluctuaciones de la estructura del espacio-tiempo).

  • Un artículo de revisión reciente que contiene los límites más relevantes para los efectos sistemáticos (tanto lineales como cuadráticos) es J. Bolmont and A. Jacholkowska, Lorentz Symmetry breaking studies with photons from astrophysical observations, Advances in Space Research 47 (2011) 380–391. Incluye resultados de los telescopios MAGIC, HESS y Fermi GBM+LAT, y los resultados más restrictivos son cotas del orden de la energía de Planck, al 99% de confianza. Dos nuevos análisis de estos resultados en 2012 y 2013 [R.J. Nemiroff et al., Phys. Rev. Lett. 108, 231103 (2012) y V. Vasileiou et al., Phys. Rev. D 87, 122001 (2013)] afirman mejorar las cotas y colocarlas al nivel de (5-500) veces la energía de Planck.
  • Para el caso de los efectos sistemáticos, véase el artículo reciente V. Vasileiou et al., A Planck-scale limit on spacetime fuzziness and stochastic Lorentz invariance violation, Nature Physics 11,344–346 (2015). La cota obtenida es de 1.6 veces la energía de Planck, al 99% de confianza.
Observaciones astrofísicas de alta energía

Las violaciones de invariancia Lorentz pueden afectar a la producci´ón y propagación de mensajeros de muy alta energía provenientes de fuentes astrofísicas, lo que incluye fotones, neutrinos y rayos cósmicos. Un artículo de revisión reciente es Floyd W. Stecker, Testing Lorentz symmetry using high energy astrophysics observations, Symmetry 09, 201 (2017).

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