Show simple item record

2014-10-20Dissertation DOI: 10.18452/17050
Matter wave interferometry in microgravity
dc.contributor.authorKrutzik, Markus
dc.date.accessioned2017-06-18T13:24:53Z
dc.date.available2017-06-18T13:24:53Z
dc.date.created2014-10-29
dc.date.issued2014-10-20
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/17702
dc.description.abstractQuantensensoren auf Basis ultra-kalter Atome sind gegenwärtig auf dem Weg ihre klassischen Pendants als Messintrumente sowohl in Präzision als auch in Genauigkeit zu überholen, obwohl ihr Potential noch immer nicht vollständig ausgeschöpft ist. Die Anwendung von Quantensensortechnologie wie Materiewelleninterferometern im Weltraum wird ihre Sensitivität weiter steigen lassen, sodass sie potentiell die genauesten erdbasierten Systeme um mehrere Grössenordnungen übertreffen könnten. Mikrogravitationsplattformen wie Falltürme, Parabelflugzeuge und Höhenforschungsraketen stellen exzellente Testumgebungen für zukünftge atominterferometrische Experimente im Weltraum dar. Andererseits erfordert ihre Nutzung die Entwicklung von Schlüsseltechnologien, die hohe Standards in Bezug auf mechanische und thermische Robustheit, Autonomie, Miniaturisierung und Redundanz erfüllen müssen. In der vorliegenden Arbeit wurden erste Interferometrieexperimente mit degenerieten Quantengasen in Schwerelosigkeit im Rahmen des QUANTUS Projektes durchgeführt. In mehr als 250 Freifall-Experimenten am Bremer Fallturm konnte die Präparation, freie Entwicklung und Phasenkohärenz eines Rubidium Bose- Einstein Kondensates (BEC) auf makroskopischen Zeitskalen von bis zu 2 s untersucht werden. Dazu wurde ein BEC-Interferometer mittels Bragg-Strahlteilern in einen Atomchip-basierten Aufbau implementiert. In Kombination mit dem Verfahren der Delta-Kick Kühlung (DKC) konnte die Expansionsrate der Kondensate weiter reduziert werden, was zur Beobachtung von effektiven Temperaturen im Bereich von 1 nK führte. In einem Interferometer mit asymetrischer Mach-Zehnder Geometrie konnten Interferenzstreifen mit hohem Kontrast bis zu einer Verweildauer von 2T = 677 ms untersucht werden.ger
dc.description.abstractState-of-the-art cold atomic quantum sensors are currently about to outpace their classical counterparts in precision and accuracy, but are still not exploiting their full potential. Utilizing quantum-enhanced sensor technology such as matter wave interferometers in the unique environment of microgravity will tremendously increase their sensitivity, ultimately outperforming the most accurate groundbased systems by several orders of magnitude. Microgravity platforms such as drop towers, zero-g airplanes and sounding rockets are excellent testbeds for advanced interferometry experiments with quantum gases in space. In return, they impose demanding requirements on the payload key technologies in terms of mechanical and thermal robustness, remote control, miniaturization and redundancy. In this work, first interferometry experiments with degenerate quantum gases in zero-g environment have been performed within the QUANTUS project. In more than 250 free fall experiments operated at the drop tower in Bremen, preparation, free evolution and phase coherence of a rubidium Bose-Einstein condensate (BEC) on macroscopic timescales of up to 2 s have been explored. To this end, a BEC interferometer using first-order Bragg diffraction was implemented in an atomchip based setup. Combined with delta-kick cooling (DKC) techniques to further slow down the expansion of the atomic cloud, effective temperatures of about 1 nK have been reached. With an asymmetrical Mach-Zehnder geometry, high-contrast interferometric fringes were observed up to a total time in the interferometer of 2T = 677 ms.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
dc.rightsNamensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectMateriewelleninterferometrieger
dc.subjectBose-Einstein Kondensateger
dc.subjectAtomchipger
dc.subjectMikrogravitationger
dc.subjectFallturmger
dc.subjectBragg Streuungger
dc.subjectDelta-Kick Kühlungger
dc.subjectHöhenforschungsraketeger
dc.subjectWeltraumger
dc.subjectspaceeng
dc.subjectMatter wave interferometryeng
dc.subjectBose-Einstein condensateseng
dc.subjectatom chipeng
dc.subjectmicrogravityeng
dc.subjectdrop towereng
dc.subjectBragg diffractioneng
dc.subjectdelta-kick coolingeng
dc.subjectsounding rocketeng
dc.subject.ddc530 Physik
dc.titleMatter wave interferometry in microgravity
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100221040
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/17050
dc.identifier.alephidBV042158067
dc.date.accepted2014-07-22
dc.contributor.refereePeters, Achim
dc.contributor.refereeBenson, Oliver
dc.contributor.refereeArndt, Markus
dc.subject.dnb29 Physik, Astronomie
dc.subject.rvkUH 8700
local.edoc.pages227
local.edoc.type-nameDissertation
dc.title.subtitletowards space-borne cold atomic sensors
bua.departmentMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I

Show simple item record