Interferometer beruhend auf Interferenzen von Materiewellen sind in den letzten 15 Jahren von Demonstrationsexperimenten zu hochempfindlichen Sensoren gereift. In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept fr ein hochauflsendes Atominterferometer zur Messung von Rotationen und Beschleunigungen basierend auf lasergekhlten Rubidiumatomen (CASI: Cold Atom Sagnac Interferometer) und dessen experimentelle Umsetzung diskutiert. Ziel des Experimentes ist es, die Quantengrenzen eines solchen Inertialsensors zu erschlieen und Messstrategien, beispielsweise kontinuierliche gegenber periodische Messungen, zu bewerten und zu optimieren. Kalte Atome bieten den Vorteil, dass neben den inneren auch die ueren Freiheitsgrade wie die Driftgeschwindigkeiten durch ein Interferometer przise kontrolliert werden knnen. Mit langsamen kalten Atomen ist es so mglich, einen Sensor ohne Einbuen bei der Empfindlichkeit sehr kompakt aufzubauen. Durch den Einsatz zweier entgegenlaufender Ensembles kann zwischen Phasenverschiebungen resultierend aus Rotationen bzw. Beschleunigungen unterschieden werden. Die kalten Rubidiumatome driften gepulst oder kontinuierlich entlang einer flachen Parabelbahn mit einstellbaren longitudinalen Geschwindigkeiten zwischen 3 m/s und 20 m/s durch die Interferometerzone. Die Lnge dieser Zone kann zwischen wenigen Millimetern bis hin zu 15 cm variiert werden. Bei einer longitudinalen Geschwindigkeit von 3 m/s ergibt sich mit 108 Atomen/s eine quantenrauschbegrenzte Empfindlichkeit von 1,610-9 rad/s√Hz fr Rotationen sowie von 110-8 m/s2√Hz fr Beschleunigungen. Eine Unterschreitung dieses Standardquantenlimits beispielsweise durch gezielte Korrelationen zwischen den beiden entgegenlaufenden Ensembles ist denkbar. Um die Empfindlichkeit von atomaren Inertialsensoren weiter zu steigern, kann die vorteilhafte Umgebung des Weltraums genutzt werden. Satellitenplattformen wie die vorgeschlagene HYPER-Mission bieten vielversprechende Mglichkeiten, mit Auflsungen von etwa 10-12 rad/s√Hz fundamentale Untersuchungen wie den ortsaufgelsten Nachweis des Lense- Thirring-Effektes der Erde durchzufhren.

Titel
Konzeption und Aufbau eines Experimentes zur quantenlimitierten Inertialsensorik mit lasergekühlten Rubidiumatomen
EAN
9783736912359
ISBN
978-3-7369-1235-9
Format
E-Book (pdf)
Herausgeber
Veröffentlichung
14.10.2004
Digitaler Kopierschutz
frei
Dateigrösse
7.19 MB
Anzahl Seiten
172
Jahr
2004
Untertitel
Deutsch