원자 간섭계

원자간섭계는 원자의 파동 특성을 이용한 간섭계이다.광학 간섭계와 유사하게 원자 간섭계는 서로 다른 경로를 따라 원자 물질 파동 사이의 위상 차이를 측정합니다.원자간섭계는 중력상수, 미세구조상수, 자유낙하 보편성 측정 등 기초물리학에 많은 용도를 가지고 있으며 중력파를 ^[1]검출하는 방법으로 제안되어 왔다.가속도계, 회전센서, 중력구배계 ^[2]등으로도 활용됐다.

개요

간섭계는 본질적으로 물체의 파동 특성에 따라 달라진다.드 브로글리가 박사학위 논문에서 지적했듯이, 원자를 포함한 입자는 파동처럼 행동할 수 있다.점점 더 많은 고정밀 실험들이 짧은 드 브로이 파장 때문에 원자 간섭계를 사용한다.어떤 실험들은 심지어 더 짧은 드 브로이 파장을 얻고 양자 ^[3]역학의 한계를 찾기 위해 분자를 사용하고 있다.원자에 대한 많은 실험에서 물질과 빛의 역할은 레이저 기반 간섭계와 비교하여 역전됩니다. 즉, 빔 스플리터와 미러는 레이저인 반면 광원은 물질파(원자)를 방출합니다.

간섭계 유형

원자 간섭계 생성의 첫 번째 단계인 콤팩트 자기 광학 트랩.

원자의 사용이 빛보다 더 높은 주파수에 쉽게 접근할 수 있는 반면, 원자는 중력에 의해 훨씬 더 강하게 영향을 받습니다.일부 장치에서는 원자가 비행 중이거나 자유 비행 중에 원자가 위쪽으로 분출되어 간섭계가 발생합니다.다른 실험에서는 자유 가속에 의한 중력 효과가 부정되지 않는다; 중력을 보상하기 위해 추가적인 힘이 사용된다.이러한 유도 시스템은 원칙적으로 임의의 양의 측정 시간을 제공할 수 있지만, 양자 일관성은 여전히 논의 중입니다.최근의 이론 연구는 유도 시스템에 일관성이 실제로 보존되고 있다는 것을 보여주지만, 이것은 아직 실험적으로 확인되지 않았다.

초기 원자 간섭계는 빔 스플리터 및 미러에 슬릿 또는 와이어를 배치했습니다.이후 시스템, 특히 유도 시스템은 물질파를 ^[4]분할하고 반사하기 위해 빛의 힘을 사용했다.

예

그룹.	연도	원자종	방법	측정된 효과
프리차드	1991	나, 나₂	나노 가공 격자	분극률, 굴절률
클라우저	1994	K	탈봇-라우 간섭계
자이링거	1995	아르	정재 광파 회절 격자
헬름케 보르데	1991		램지-보르데	분극성, Aharonov-Bohm 효과: exp/ $0.99\pm 0.022$ 0. $0.99\pm 0.022$ ± $0.99\pm 0.022$ ${\displaystyle$ 0. $99\pm$ 0 $.022$ Sagnac 효과 0.3 rad/s $/$ µ (\ $displaystyle \surd }$ Hz $\surd$ )
츄	1991 1998	나 Cs	카세비치 - 추 간섭계 광펄스 라만 회절	무게계: $3\cdot 10^{-10}$ - $({$ 3 $\cdot$ 10 $^{-10})$ $\alpha \pm 1.5\cdot 10^{-9}$ 상수: α $\alpha \pm 1.5\cdot 10^{-9}$ ± 1 $\alpha \pm 1.5\cdot 10^{-9}$ $\alpha \pm 1.5\cdot 10^{-9}$ $\alpha \pm 1.5\cdot 10^{-9}$ ( $디스플레이$ 스타일 $\alpha\pm$ 1. $5\cdot$ 10 $^{-9})$
카세비치	1997 1998	Cs	광펄스 라만 회절	자이로스코프: $2\cdot 10^{-8}$ 8 $({$ 2 $\cdot$ 10 $^{-8})$ rad/s/ $\surd$ †({ $디스플레이$ 스타일 $\surd}$ Hz $2\cdot 10^{-8}$ $\surd$ ), 경사계:
버만			탈봇라우

역사

완전 원자에서 물질파 패킷의 분리는 1930년 에스터만과 스턴에 의해 처음 관측되었으며, 이때 NaCl ^[5]표면에서 Na 빔이 회절되었다.준안정 헬륨 원자와 Carnal과 Mlynek에 의해 1991,[6]에서 microfabricated 이중 슬릿과 간섭계 데이비드 E.PritchardMIT.[7]에 주변의 그룹에 세 microfabricated 회절 격자와 나상욱 원자를 이용하여 첫번째 현대 원자 간섭계가 보도된Young's-typedouble-slit 실험 얼마 후, 광학 v.ersi독일 브라운슈바이크의 PTB에서 원자간섭계로도 인식됐다.^[8]원자의 부분파 패킷 간의 물리적 분리는 레이저 냉각 기술을 사용하여 이루어졌으며 S에 의해 라만 전이를 자극하였다.츄와 ^[9]스탠포드에 있는 동료들.최근에는 원자간섭계가 실험실 환경에서 벗어나 실제 ^[10]단어 환경에서 다양한 응용 분야를 다루기 시작했습니다.

관성 항법

프리차드의 작업 모델을 만든 첫 번째 팀은 D에 의해 추진되었습니다.W. 키스성공을 거둔 후, 키스는 원자 물리학을 떠나기로 선택했는데, 부분적으로 원자 간섭 측정의 가장 명백한 적용 중 하나가 탄도 ^[11]미사일을 탑재하는 잠수함의 고정밀 자이로스코프였기 때문이다.AIGs(원자간섭계 자이로스코프)와 ASGs(원자 스핀 자이로스코프)는 원자간섭계를 사용하여 회전을 감지하거나 후자의 경우 원자 스핀을 사용하여 소형 크기, 고정밀 및 칩 ^[12]^[13]스케일로 만들어질 가능성을 모두 갖습니다."AI 자이로"는 ASG와 함께 향후 관성 유도 ^[14]애플리케이션에서 확립된 링 레이저 자이로스코프, 광섬유 자이로스코프 및 반구형 공진기 자이로스코프와 경쟁할 수 있다.

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레퍼런스

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외부 링크

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P. R. 버먼 [편집자], 원자 간섭계학술용 프레스(1997).당시 원자 간섭계에 대한 자세한 개요(좋은 소개 및 이론)
Sagnac 효과의 Stedman 리뷰

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