Интерференция ультрахолодных атомов ⁸⁷Rb в квантовом гравиметре

Квантовые гравиметры, основанные на интерференции волн материи, были впервые реализованы в 1991 г. М. Касевичем и С. Чу [1], что стало важным этапом в развитии высокоточной гравиметрии. В последующие годы благодаря прогрессу в атомной физике квантовые гравиметры продемонстрировали рекордно высокую чувствительность, долговременную стабильность и точность в измерении абсолютного значения ускорения свободного падения, что сделало их незаменимыми для фундаментальных исследований и высокоточных приложений. Они широко применяются в геофизике (включая разведку полезных ископаемых и вулканологию), навигации, метрологии и т.д., а также находят применение в научных исследованиях, в том числе в работах по проверке принципа эквивалентности, уточнения физических постоянных и поиску новой физики.

Данная работа содержит результаты исследований интерференции ультрахолодных атомов ⁸⁷Rb и демонстрирует наш недавний прогресс на пути к созданию высокоточного абсолютного квантового гравиметра. В частности, проведена подготовка начального атомного волнового пакета в немагнитном квантовом состоянии с одномерной шириной скоростного распределения 0.5 см/с и числом атомов 1–2 % от их начального числа в магнитооптической ловушке. Реализована оптическая накачка атомов в немагнитное квантовое состояние |F = 1, mF = 0⟩ с эффективностью > 95 %. Реализован атомный интерферометр-гравиметр по трех-импульсной схеме с использованием встречных рамановских пучков и временем свободного падения атомов более 20 мс. Выполнены измерения величины ускорения свободного падения с погрешностью ~10^-5 м/с2. Исследовано влияние вибраций установки на точность измерений.

Работа поддержана грантом РНФ 23-12-00182.

Литература

1) Kasevich M., Chu S. Atomic interferometry using stimulated Raman transitions // Physical review letters. 1991. Т. 67, №. 2. С. 181.