論文の概要: Spatial and Pulse Efficiency Constraints in Atom Interferometric Gravitational Wave Detectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.09511v1
- Date: Wed, 11 Jun 2025 08:36:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-13 06:35:02.759901
- Title: Spatial and Pulse Efficiency Constraints in Atom Interferometric Gravitational Wave Detectors
- Title（参考訳）: 原子干渉計測重力波検出器における空間・パルス効率の制約
- Authors: Patrik Schach, Enno Giese,
- Abstract要約: 我々は,単一干渉計の空間範囲を明示的に考慮し,マルチダイアモンドジオメトリの最適構成を提案する。
実証実験以外の多くの提案は、最先端の運動量伝達技術ではまだ実証されていないパルス数を必要とする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Currently planned and constructed terrestrial detectors for gravitational waves and dark matter based on differential light-pulse atom interferometry are designed around three primary strategies to enhance their sensitivity: (i) Resonant-mode enhancement using multiple diamonds, (ii) large-momentum-transfer techniques to increase arm separation within the interferometer, and (iii) very-long baseline schemes that increase the distance between the two interferometers. Both resonant-mode enhancement and large-momentum-transfer techniques result in a greater number of light pulses, making high pulse fidelity during atom-light interactions imperative. At the same time, increasing the number of diamonds in vertical configurations leads to taller atomic fountains, which consequently reduces the available distance between interferometers. As a result, the number of diamonds, large-momentum-transfer pulses, and the fountain height are interdependent parameters that must be carefully balanced. In this work, we present optimal configurations for multi-diamond geometries, explicitly accounting for the spatial extent of a single interferometer, considering constraints imposed by the baseline dimensions and atomic losses due to imperfect pulses. We provide practical analytical relations to estimate the optimal number of pulses that should be applied. Many proposals beyond demonstrator experiments require pulse numbers that demand efficiencies not yet demonstrated with state-of-the-art momentum transfer techniques. As a result, the observed sensitivity falls short of expectations - an effect caused by both arm separation and atom loss per pulse - highlighting the urgent need for research aimed at improving pulse fidelities.
- Abstract（参考訳）: 差動光パルス原子干渉計に基づく重力波とダークマターのための現在計画され建設されている地球型検出器は、感度を高めるために3つの主要な戦略に基づいて設計されている。
一 複数のダイヤモンドを用いた共鳴モード増強
(II)インターフェロメーター内における腕の離間を増大させる大モメンタムトランスファー技術、及び
(iii)2つの干渉計間の距離を増大させる非常に長いベースラインスキーム。
共振モードの増強と大きなモメンタム・トランスファー技術の両方が、より多くの光パルスをもたらし、原子-光相互作用において高いパルス忠実度をもたらす。
同時に、垂直配置でダイヤモンドの数が増加すると、より高い原子泉が生まれ、その結果、干渉計間の使用可能な距離が減少する。
その結果、ダイヤモンドの数、大きなモメンタム・トランスファーパルス、噴水の高さは、注意深くバランスを取らなければならない相互依存パラメータである。
本研究では, 単一干渉計の空間範囲を明示的に考慮し, 基準線次元の制約や不完全なパルスによる原子損失を考慮したマルチダイアモンドジオメトリの最適構成を提案する。
適用すべきパルスの最適な個数を推定するために、実用的な解析的関係を提供する。
実証実験以外の多くの提案では、最先端の運動量伝達技術でまだ実証されていない効率を要求されるパルス数を必要とする。
その結果、観察された感度は、腕の分離とパルス1回あたりの原子損失によって引き起こされる、期待に届かなかった。
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