QUANTUS IV - MAIUS: Untersuchung der Eigenschaften von Bose-Einstein-Kondensaten während der Forschungsraketenmission MAIUS-2 & MAIUS-3

Abstract

Die im Rahmen dieses Verbundprojektes verfolgten Ziele sollen mittelfristig den Einsatz von atominterferometrischen Experimenten basierend auf Materiewellenoptik mit quantenentarteten Gasen im Weltraum ermöglichen. Die im Prinzip beliebig lange Freifallzeit auf einem Satelliten könnte Messungen inertialer Kräfte mit bisher unerreichter Präzision erlauben. Dies ermöglicht insbesondere einen genaueren Test des schwachen "Aquivalenzprinzips bzw. der Universalität des freien Falls (UFF). Durch die ähnlichen Anforderungen an die Hardware hinsichtlich Vibrationen, statischen Beschleunigungen und thermischen Lasten, sowie die vergleichbaren Qualifikationsmethoden, bildet die Höhenforschungsrakete ein idealen Zwischenschritt zwischen dem Fallturm und orbitalen Plattformen wie beispielsweise der ISS. Das Verbundprojekt QUANTUS IV - MAIUS sollte die Erzeugung von Gemischen aus Kalium-41 und Rubidium-87 Kondensaten, sowie die sequentielle und simultane Atominterferometrie beider Spezies untersuchen. Dieses Projekt sollte so die notwendigen physikalischen Methoden für diese Art der Experimente bereitstellen und maßgeblich zur Reifung von Schlüsseltechnologien für den Einsatz im Weltraum beitragen. Somit leistet QUANTUS IV - MAIUS einen wichtigen Beitrag zur Erforschung fundamentaler physikalischer Fragestellungen unter Weltraumbedingungen. Das konkrete Arbeitsziel des Projektes QUANTUS IV - MAIUS war es eine H¨ohenforschungsraketennutzlast für quantenoptische Experimente mit Rubidium und Kalium zu entwerfen, zu bauen und zu testen. Dies umfasst alle erforderlichen Systeme zur Durchführung von atominterferometrischen Messungen. Entsprechend wurden in diesem Projekt ein Physics Package, ein Laser System, ein Elektronik System, Batterien und Stromverteilung, sowie Software zum autonomen Betrieb entwickelt. Diese Nutzlast und ihre Komponenten sollten für den Einsatz auf einer zweistufigen VSB-30 Feststoffrakete qualifiziert und massentechnisch optimiert werden. Weiterhin sollte die Apparatur am Boden ausgiebig charakterisiert werden um zwei Flugmissionen MAIUS-2 und MAIUS-3 vorzubereiten.