論文の概要: Interferometry of Atomic Matter Waves in the Cold Atom Lab onboard the
International Space Station
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.14685v1
- Date: Thu, 22 Feb 2024 16:41:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-23 14:34:08.726368
- Title: Interferometry of Atomic Matter Waves in the Cold Atom Lab onboard the
International Space Station
- Title（参考訳）: 国際宇宙ステーションコールド・アトム・ラボにおける原子状物質波の干渉測定
- Authors: Jason R. Williams, Charles A. Sackett, Holger Ahlers, David C.
Aveline, Patrick Boegel, Sofia Botsi, Eric Charron, Ethan R. Elliott, Naceur
Gaaloul, Enno Giese, Waldemar Herr, James R. Kellogg, James M. Kohel, Norman
E. Lay, Matthias Meister, Gabriel M\"uller, Holger M\"uller, Kamal Oudrhiri,
Leah Phillips, Annie Pichery, Ernst M. Rasel, Albert Roura, Matteo Sbroscia,
Wolfgang P. Schleich, Christian Schneider, Christian Schubert, Bejoy Sen,
Robert J. Thompson, Nicholas P. Bigelow
- Abstract要約: NASAのコールド原子研究所は、超低温原子の研究のためのマルチユーザー施設として国際宇宙ステーションで活動している。
原子干渉計(Atom Interferometer)は、サブフォトン・リコイル温度に冷却された原子の自由に落下するガスを使用する量子センサーの一種である。
ISSの振動の影響から限界を理解するために、3パルスのマッハ・ツェンダー干渉計が研究された。
ラムゼーせん断波干渉計は,150ms以上の自由膨張時間で観測できる単一ランで干渉パターンを示すために用いられた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2551676739403148
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ultracold atomic gases hold unique promise for space science by capitalizing
on quantum advantages and extended freefall, afforded in a microgravity
environment, to enable next-generation precision sensors. Atom interferometers
are a class of quantum sensors which can use freely falling gases of atoms
cooled to sub-photon-recoil temperatures to provide unprecedented sensitivities
to accelerations, rotations, and gravitational forces, and are currently being
developed for space-based applications in gravitational, earth, and planetary
sciences, as well as to search for subtle forces that could signify physics
beyond General Relativity and the Standard Model. NASA's Cold Atom Lab (CAL)
operates onboard the International Space Station as a multi-user facility for
studies of ultracold atoms and to mature quantum technologies, including atom
interferometry, in persistent microgravity. In this paper, we report on
path-finding experiments utilizing ultracold $^{87}$Rb atoms in the CAL atom
interferometer, which was enabled by an on-orbit upgrade of the CAL science
module: A three-pulse Mach-Zehnder interferometer was studied to understand
limitations from the influence of ISS vibrations. Additionally, Ramsey
shear-wave interferometry was used to manifest interference patterns in a
single run that were observable for over 150 ms free-expansion time. Finally,
the CAL atom interferometer was used to remotely measure the photon recoil from
the atom interferometer laser as a demonstration of the first quantum sensor
using matter-wave interferometry in space.
- Abstract（参考訳）: 超低温の原子ガスは、次世代の精密センサーを可能にするために、量子的な利点と微小重力環境で得られる広範な自由落下を活かし、宇宙科学にとってユニークな約束を持っている。
原子干渉計(Atom Interferometers)は、加速、回転、重力に前例のない感度を与えるために冷却された原子のガスを自在に冷却し、重力、地球、惑星科学の宇宙ベースの応用や、一般相対性理論や標準モデルを超えた物理の微妙な力を求めるために開発されている量子センサーの一種である。
NASAのコールド原子研究所(CAL)は、超低温原子の研究や原子干渉計を含む成熟した量子技術のための多目的施設として国際宇宙ステーションで活動している。
本論文では,cal科学モジュールの軌道上アップグレードにより実現されたcal原子干渉計における超低温$^{87}$rb原子を用いた経路探索実験について報告する。
さらに、150ms以上の自由膨張時間観測可能な1回のランで干渉パターンを示すためにラムジーせん断波干渉法が用いられた。
最後に、CAL原子干渉計は、宇宙空間における物質波干渉計を用いた最初の量子センサーのデモンストレーションとして、原子干渉計レーザーからの光子反動を遠隔測定するために使用された。
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