in 2017, een team van onderzoekers onder leiding van Leibniz University Hannover is erin geslaagd Bose-Einstein-condensaten in de ruimte te genereren in het kader van de MAIUS-1-raketmissie. Bose-Einstein-condensaten beschrijven een hoogst ongebruikelijke toestand van materie dicht bij het absolute nulpunt en kunnen worden geïllustreerd met een enkele golffunctie. Door tijdrovende analyses, de onderzoekers bestudeerden verschillende componenten van het condensaat. Hun bevindingen zijn nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie . Dit markeert het begin van uiterst nauwkeurige metingen via atoominterferometrie in de ruimte.

Volgens Dr. Maike Lachmann van het Institute of Quantum Optics - een van de auteurs van de studie - omvatten mogelijke toepassingen nauwkeurige tests op het gebied van fundamentele fysica, zoals de universaliteit van de vrije val. Bovendien, hun bevindingen kunnen worden gebruikt voor zeer nauwkeurige navigatie, Aardobservatie via metingen van het zwaartekrachtveld van de aarde, evenals in de context van het zoeken naar donkere energie of het detecteren van zwaartekrachtsgolven.

Bose-Einstein-condensaten in de ruimte worden momenteel beschouwd als de meest veelbelovende bron van atoominterferometrie. Voor dit doeleinde, een materiegolf komt vrij in vrije val en wordt geanalyseerd door middel van een interferometer. De nauwkeurigheid van de meting neemt toe met de duur van de vrije val in de interferometer. Op aarde, microzwaartekracht op korte termijn kan worden bereikt in speciale druppeltorens of zeer lange vacuümkamers. Echter, aanzienlijk langere drop-periodes en daardoor kunnen nauwkeuriger metingen in de ruimte worden bereikt.

In de MAIUS-missie, de onderzoekers gebruikten een wolk van rubidium-atomen om een ​​Bose-Einstein-condensaat te genereren, die werd afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt door de interactie van licht en magnetische velden. Alle deeltjes van deze wolk kunnen dan worden beschreven met een enkele golffunctie. Door middel van atoominterferometrie met een speciale geometrie, het team bewees de samenhang van het ensemble en daarmee het inmengingsvermogen. Voor deze, ze verdeelden het golfpakket aanvankelijk ruimtelijk en combineerden het daarna opnieuw. Een kleine ruimtelijke verplaatsing van de golfpakketten tijdens de recombinatie resulteert in interferenties die zichtbaar zijn in de dichtheidsverdeling van het ensemble in de vorm van horizontale strepen, die de samenhang van het ensemble verifieert op tijdschalen van enkele milliseconden. Deze methode wordt gebruikt om zeer nauwkeurige metingen van traagheidskrachten uit te voeren met een ongeëvenaarde nauwkeurigheid.

Door de intensiteit van de betrokken lichtvelden te veranderen, de onderzoekers zijn erin geslaagd de dichtheidsverdeling van de materiegolf te veranderen, daardoor wordt een fase-afdruk bereikt die zichtbaar is als een verticaal streeppatroon. Deze methode kan worden gebruikt om omgevingsomstandigheden te analyseren, in dit geval een magnetische veldkromming op de achtergrond.