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Quantum gas mixtures and dual-species atom interferometry in space
Elliott, Ethan R. und Aveline, David C. und Bigelow, Nicholas P. und Boegel, Patrick und Botsi, Sofia und Charron, Eric und D'Incao, José P und Engels, Peter und Estrampes, Timothé und Gaaloul, Naceur und Kellogg, James R und Kohel, James und Lay, Norman E und Lundblad, Nathan und Meister, Matthias und Mossmann, Maren E und Müller, Gabriel und Müller, Holger und Oudrhiri, Kamal und Phillips, Leah E und Pichery, Annie und Rasel, Ernst M. und Sackett, Charles A und Sbroscia, Matteo und Schleich, Wolfgang P. und Thompson, Robert J. und Williams, Jason R.
(2023)
Quantum gas mixtures and dual-species atom interferometry in space.
Nature, 623, Seiten 502-508.
Nature Publishing Group.
doi: 10.1038/s41586-023-06645-w.
ISSN 0028-0836.
Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen. Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06645-w KurzfassungThe capability to reach ultracold atomic temperatures in compact instruments has recently been extended into space. Ultracold temperatures amplify quantum effects, whereas free fall allows further cooling and longer interactions time with gravity - the final force without a quantum description. On Earth, these devices have produced macroscopic quantum phenomena such as Bose–Einstein condensates (BECs), superfluidity, and strongly interacting quantum gases. Terrestrial quantum sensors interfering the superposition of two ultracold atomic isotopes have tested the universality of free fall (UFF), a core tenet of Einstein’s classical gravitational theory, at the 10^-12 level. In space, cooling the elements needed to explore the rich physics of strong interactions or perform quantum tests of the UFF has remained elusive. Here, using upgraded hardware of the multiuser Cold Atom Lab (CAL) instrument aboard the International Space Station (ISS), we report, to our knowledge, the first simultaneous production of a dual-species BEC in space (formed from 87Rb and 41K), observation of interspecies interactions, as well as the production of 39K ultracold gases. Operating a single laser at a magic wavelength at which Rabi rates of simultaneously applied Bragg pulses are equal, we have further achieved the first spaceborne demonstration of simultaneous atom interferometry with two atomic species (87Rb and 41K). These results are an important step towards quantum tests of UFF in space and will allow scientists to investigate aspects of few-body physics, quantum chemistry and fundamental physics in new regimes without the perturbing asymmetry of gravity. elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/200796/ |
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag |
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Titel: | Quantum gas mixtures and dual-species atom interferometry in space |
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Autoren: | Autoren | Institution oder E-Mail-Adresse | Autoren-ORCID-iD | ORCID Put Code |
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Elliott, Ethan R. | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Aveline, David C. | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Bigelow, Nicholas P. | Department of Physics and Astronomy, University of Rochester, Rochester, NY, 14627, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Boegel, Patrick | Institut für Quantenphysik and Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Ulm University, Ulm, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Botsi, Sofia | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Charron, Eric | Université Paris-Saclay, CNRS, Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay | https://orcid.org/0000-0003-1660-6368 | NICHT SPEZIFIZIERT | D'Incao, José P | JILA, NIST, and the Department of Physics, University of Colorado, Boulder, CO, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Engels, Peter | Department of Physics and Astronomy, Washington State University, Pullman, WA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Estrampes, Timothé | Institute of Quantum Optics, QUEST-Leibniz Research School, Leibniz University Hannover, Hanover, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Gaaloul, Naceur | Institut für Quantenoptik, Leibniz Universität Hannover, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany | https://orcid.org/0000-0001-8233-5848 | NICHT SPEZIFIZIERT | Kellogg, James R | james.r.kellogg (at) jpl.nasa.gov | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Kohel, James | Jet PropulsionLaboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lay, Norman E | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Lundblad, Nathan | Department of Physics and Astronomy, BatesCollege, ME 04240 Lewiston, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Meister, Matthias | Matthias.Meister (at) dlr.de | https://orcid.org/0000-0001-7210-8588 | NICHT SPEZIFIZIERT | Mossmann, Maren E | Department of Physics and Astronomy, Washington State University, Pullman, WA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Müller, Gabriel | Institute of Quantum Optics, QUEST-Leibniz Research School, Leibniz University Hannover, Hanover, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Müller, Holger | Department of Physics, University of California, Berkeley, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Oudrhiri, Kamal | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Phillips, Leah E | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Pichery, Annie | Leibniz Universität Hannover, Institut für Quantenoptik;Université Paris-Saclay, CNRS, Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Rasel, Ernst M. | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Institut für Quantenoptik, Welfengarten 1, 30167 Hannover, Germany | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Sackett, Charles A | Physics Department, University of Virginia, Charlottesville, VA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Sbroscia, Matteo | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Schleich, Wolfgang P. | Institut für Quantenphysik and Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Ulm University, Ulm, Germany | https://orcid.org/0000-0002-9693-8882 | NICHT SPEZIFIZIERT | Thompson, Robert J. | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT | Williams, Jason R. | Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA | NICHT SPEZIFIZIERT | NICHT SPEZIFIZIERT |
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Datum: | 15 November 2023 |
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Erschienen in: | Nature |
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Referierte Publikation: | Ja |
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Open Access: | Nein |
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Gold Open Access: | Nein |
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In SCOPUS: | Ja |
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In ISI Web of Science: | Ja |
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Band: | 623 |
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DOI: | 10.1038/s41586-023-06645-w |
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Seitenbereich: | Seiten 502-508 |
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Verlag: | Nature Publishing Group |
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ISSN: | 0028-0836 |
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Status: | veröffentlicht |
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Stichwörter: | Quantum Physics, Ultracold gases, Bose-Einstein condensate, Quantum mixture, Dual-species, Interferometry |
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HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr |
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HGF - Programm: | Raumfahrt |
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HGF - Programmthema: | Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien |
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DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt |
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DLR - Forschungsgebiet: | R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie |
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Projekt BECCAL |
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Standort: |
Ulm
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Institute & Einrichtungen: | Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik Institut für Quantentechnologien |
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Hinterlegt von: |
Meister, Dr. Matthias
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Hinterlegt am: | 20 Jan 2024 23:14 |
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Letzte Änderung: | 20 Jan 2024 23:14 |
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