Pathfinder experiments with atom interferometry in the Cold Atom Lab onboard the International Space Station

Williams, Jason R. und Sackett, Charles A. und Ahlers, Holger und Aveline, David C. und Boegel, Patrick und Botsi, Sofia und Charron, Eric und Elliott, Ethan R. und Gaaloul, Naceur und Giese, Enno und Herr, Waldemar und Kellogg, James R. und Kohel, James M. und Lay, Norman E. und Meister, Matthias und Müller, Gabriel und Müller, Holger und Oudrhiri, Kamal und Phillips, Leah und Pichery, Annie und Rasel, Ernst M. und Roura, Albert und Sbroscia, Matteo und Schleich, Wolfgang P. und Schneider, Christian und Schubert, Christian und Sen, Bejoy und Thompson, Robert J. und Bigelow, Nicholas P. (2024) Pathfinder experiments with atom interferometry in the Cold Atom Lab onboard the International Space Station. Nature Communications, 15, Seite 6414. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41467-024-50585-6. ISSN 2041-1723.

PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-50585-6

Kurzfassung

Deployment of ultracold atom interferometers (AI) into space will capitalize on quantum advantages and the extended freefall of persistent microgravity to provide high-precision measurement capabilities for gravitational, Earth, and planetary sciences, and to enable searches for subtle forces signifying physics beyond General Relativity and the Standard Model. NASA's Cold Atom Lab (CAL) operates onboard the International Space Station as a multi-user facility for fundamental studies of ultracold atoms and to mature space-based quan- tum technologies. We report on pathfinding experiments utilizing ultracold 87Rb atoms in the CAL AI. A three-pulse Mach-Zehnder interferometer was studied to understand the influence of ISS vibrations. Additionally, Ramsey shear-wave interferometry was used to manifest interference patterns in a single run that were observable for over 150 ms free-expansion time. Finally, the CAL AI was used to remotely measure the Bragg laser photon recoil as a demonstration of the first quantum sensor using matter-wave interferometry in space.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Pathfinder experiments with atom interferometry in the Cold Atom Lab onboard the International Space Station

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Williams, Jason R.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-3798-4424	NICHT SPEZIFIZIERT
Sackett, Charles A.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-6741-0571	NICHT SPEZIFIZIERT
Ahlers, Holger	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Aveline, David C.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Boegel, Patrick	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-3606-2452	NICHT SPEZIFIZIERT
Botsi, Sofia	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-9100-3650	NICHT SPEZIFIZIERT
Charron, Eric	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-1660-6368	NICHT SPEZIFIZIERT
Elliott, Ethan R.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gaaloul, Naceur	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-8233-5848	NICHT SPEZIFIZIERT
Giese, Enno	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-1126-6352	NICHT SPEZIFIZIERT
Herr, Waldemar	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-3685-2729	NICHT SPEZIFIZIERT
Kellogg, James R.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kohel, James M.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-6820-9773	NICHT SPEZIFIZIERT
Lay, Norman E.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Meister, Matthias	Matthias.Meister (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0001-7210-8588	NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Gabriel	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0009-0004-5980-5740	NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, Holger	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-0636-5951	NICHT SPEZIFIZIERT
Oudrhiri, Kamal	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Phillips, Leah	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pichery, Annie	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0009-0007-8426-6445	NICHT SPEZIFIZIERT
Rasel, Ernst M.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Roura, Albert	Albert.Roura (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-8049-8982	NICHT SPEZIFIZIERT
Sbroscia, Matteo	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schleich, Wolfgang P.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-9693-8882	NICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, Christian	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Schubert, Christian	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sen, Bejoy	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Thompson, Robert J.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-2160-3201	NICHT SPEZIFIZIERT
Bigelow, Nicholas P.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-1854-5757	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

13 August 2024

Erschienen in:

Nature Communications

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

DOI:

10.1038/s41467-024-50585-6

Seitenbereich:

Seite 6414

Verlag:

Nature Publishing Group

ISSN:

2041-1723

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

cold atoms, Bose-Einstein Condensates (BECs), atom interferpmetry, microgravity, International Space Station, Cold Atom Lab (CAL)

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 - Projekt Q-GRAV – Schnittstelle Quanten und Gravitation, R - Projekt BECCAL

Standort:

Hannover , Ulm

Institute & Einrichtungen:

Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Quantensensorik

Hinterlegt von:

Roura, Dr. Albert

Hinterlegt am:

14 Aug 2024 17:01

Letzte Änderung:

14 Aug 2024 17:01

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