elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Resolution of the colocation problem in satellite quantum tests of the universality of free fall

Loriani, Sina und Schubert, Christian und Schlippert, Dennis und Ertmer, Wolfgang und Pereira dos Santos, Franck und Rasel, Ernst Maria und Gaaloul, Naceur und Wolf, Peter (2020) Resolution of the colocation problem in satellite quantum tests of the universality of free fall. Physical Review D, 12 (102), Seite 124043. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevD.102.124043. ISSN 2470-0010.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
679kB

Offizielle URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.102.124043

Kurzfassung

A major challenge common to all Galilean drop tests of the universality of free fall (UFF) is the required control over the initial kinematics of the two test masses upon release due to coupling to gravity gradients and rotations. In this work, we consider a space-borne test of the UFF based on atom interferometry and show that this detrimental effect can be mitigated at the 10−18 level given an initial differential position (velocity) uncertainty in the order of μm (μm/s) of the test masses. This corresponds to a relaxation of the source control by several orders of magnitude with respect to comparable mission scenarios, such as the STE-QUEST mission proposal reported in [D. N. Aguilera et al., Classical Quantum Gravity 31, 115010 (2014)]. Our twofold mitigation strategy extends a compensation mechanism that is already established in terrestrial experiments to satellite missions with varying gravity gradients and exploits the spectral distribution of the systematics. We assess the experimental feasibility and find that the moderate parameters of the proposed scheme are in line with technological capabilities. The described attenuation of the gravity-gradient-induced uncertainty removes one major obstacle in quantum tests of the UFF and allows us to consider mission scenarios with target accuracies beyond the state of the art.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145083/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Resolution of the colocation problem in satellite quantum tests of the universality of free fall
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Loriani, SinaInstitut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-6660-960XNICHT SPEZIFIZIERT
Schubert, ChristianChristian.Schubert (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlippert, DennisInstitut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-2168-1776NICHT SPEZIFIZIERT
Ertmer, WolfgangWolfgang.Ertmer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pereira dos Santos, FranckLNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS,Sorbonne Université 61 avenue de l’Observatoire, 75014 Paris, Francehttps://orcid.org/0000-0003-0659-5028NICHT SPEZIFIZIERT
Rasel, Ernst MariaInstitut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gaaloul, NaceurInstitut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-8233-5848NICHT SPEZIFIZIERT
Wolf, PeterLNE-SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS,Sorbonne Université 61 avenue de l’Observatoire, 75014 Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Dezember 2020
Erschienen in:Physical Review D
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.1103/PhysRevD.102.124043
Seitenbereich:Seite 124043
Verlag:American Physical Society
ISSN:2470-0010
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:matter-wave interferometry, atom interferometer, quantum optics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atominterferometrische Sensorik
Standort: Hannover
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Quantensensorik
Hinterlegt von: Schubert, Christian
Hinterlegt am:01 Dez 2021 09:13
Letzte Änderung:01 Dez 2021 09:13

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.