QUANTUS-V-Fallturm; Abschlussbericht zum Vorhaben zur Untersuchung der Eigenschaften von Bose-Einstein-Kondensaten unter Schwerelosigkeit und Entwicklung von Methoden für die Atominterferometrie - Teilprojekt 3

Abstract

In diesem Abschlussbericht werden die Arbeiten am Verbundprojekt QUANTUS-V-Fallturm vorgestellt. Ziele dieses Projektes waren die Untersuchung von ultra-kalten atomaren Ensembles, mit speziellem Fokus auf der Entwicklung neuartiger Interferometergeometrien und der Erreichung von ultralangen Interferometriezeiten. Die Experimente wurden an zwei Apparaturen durchgeführt, QUANTUS-1 und QUANTUS-2. Bei Quantus-1 handelt es sich um die innerhalb der Projekte QUANTUS-I und QUANTUS-II entwickelte Apparatur für die Untersuchung von ultrakalten Rb-Ensembles. Im aktuellen Vorhaben wurde diese Apparatur für Experimente am Boden verwendet. Bei Quantus-2 handelt es sich um die innerhalb der Projekte QUANTUS-II und QUANTUS-III entwickelte Experimentplattform. Diese Plattform wurde im aktuellen Vorhaben für die Durchführung von Experimenten mit ultrakalten Rb-Ensembles in Schwerelosigkeit im Fallturm genutzt. Die wichtigsten innerhalb des Vorhabens erzielten Ergebnisse sind wie folgt: • Analyse und Veröffentlichung der Daten zur Delta-Kick-Kollimation von ultrakalten Rb-Ensembles • Realisierung von Atominterferometern am Boden und in Schwerelosigkeit • Nutzung der Scherinterferometrie zur Charakterisierung der Expansion eines BEC nach Delta-Kick- Kollimation • Realisierung von asymm. Mach-Zehnder Interferometern mit Interrogationszeiten von bis zu 1.7s • Adaption der Apparatur auf die Operation im GraviTower Pro. Datei-Upload durch TIB In this Final Report the studies which were conducted within the joint project QUANTUS-V-Fallturm are presented. Goals of the project wese the study of the properties of ultra-cold atoms, with special emphasis on the development of new atom interferometer geometries and the realization of ultra-long interferometer times. The experiments were realized on two experimental apparatuses, namely QUANTUS-1 and QUANTUS-2. QUANTUS-1 is the apparatus, which was developed within the joint projects QUANTUS-I and QUANTUS-II and is aiming at the investigation of ultra-cold Ensembles of Rubidium on ground. QUANTUS-2 is the apparatus, which was developed within the joint projects QUANTUS-II and QUANTUS-III. In the current project, the apparatus was used for experiments with ultra-cold Ensembles of Rubidium in the microgravity of the drop tower. The key results with this project were the following: • Analysis and publication of the data on delta-kick-collimation of ultra cold Rb-ensembles • Realization of atom interferometers on ground and in weightlessness • Application of shear-interferometry to the characterization of a BEC’s expansion after delta-kickcollimation • Realization of asymm. Mach-Zehnder interferometers with interrogation times of up to 1.7s • Adaption of the apparatus for conducting experiments in the GraviTower Pro