Для первых измерений точности в космосе с холодными атомами калий и рубидий – подходящие кандидаты. При подготовке к измерениям два эксперимента проводились в то же время на борту звучащая ракета, запущенная из Кируны, Швеция, 23 января. Предварительный анализ данных показывает, что кампания была успешна.
Гумбольдт Университэт zu Берлин (HU) и Фердинанд-Браун-Инштитут, Лейбниц-Инштитут fuer Hoechstfre-quenztechnik (FBH) проверяет современные лазерные технологии в рамках проектов KALEXUS и FOKUS. Требовательные технологические демонстранты закладывают основы тестам на точность принципа эквивалентности с так называемыми интерферометрами атома калия и рубидия, а также для дальнейших экспериментов, стремящихся к тестам теории Эйнштейна относительности. Исследователи надеются, что в конечном счете эти эксперименты предоставят информацию, должен был обратиться к одной из самых больших проблем современной физики: Объединение силы тяжести с тремя другими фундаментальными взаимодействиями в одну всестороннюю теорию.Лазерные эксперименты с атомами калия и рубидия: KALEXUS и FOKUS
Стабильная лазерная система для манипуляции атомов калия была настроена в KALEXUS проекта под руководством Оптической группой Метрологии в HU. Главная центральная часть состоит из двух микро интегрированных полупроводниковых модулей лазера, развитых FBH. В KALEXUS длина волны этих лазерных модулей соответствует атомному переходу калия. В шестиминутный период микрогравитации эксперимент автоматически стабилизирует длину волны обоих лазеров.
Кроме того, лазерная система может автономно переключиться назад и вперед между лазерными источниками во время полета. В конце концов, такие эксперименты не легко повторить, и ученые не могут принять меры по ликвидации последствий во время полета. Кроме того, измерения не могут поставиться под угрозу, если один из лазеров должен выйти из строя.Другой лазерный модуль, разработанный FBH и собранный HU, принял участие в кампании FOKUS, которая организована Системами Menlo.
Лазер был стабилизирован к атомному переходу рубидия, чтобы продемонстрировать технологическую зрелость соответствующей технологии для последующих испытаний методом сбрасывания атомов при условиях микрогравитации. Лазерная система также допускает сравнения часов. Здесь, частота «оптического генератора», лазера, сравнивается с частотой кварцевого генератора, который «тикает» в ряде радиочастот, как современные наручные часы. Общая теория относительности предполагает, что «пометка» всех часов затронута силой тяжести таким же образом, независимо от того, как эти часы осуществлены физически и технически.
Начальный тест в апреле 2015 подтвердил пригодность таких «атомных часов» и лазерных систем, требуемых проверить общую теорию относительности в космосе. Цель состоит в том, чтобы теперь подтвердить начальные результаты после того, как некоторые технические улучшения были применены к системе.Два применения технологии в прямом сравнении
Два эксперимента используют различные типы лазеров от FBH. Это позволяет сравнение различных лазерных технологий для прикладного сценария.
Главная центральная часть модуля FOKUS – DFB (Распределенная Обратная связь) лазер, который излучает свет в узкой частоте или диапазоне длины волны на уровне 780 нм. Эта спектрально узкая пропускная способность – одно из ключевых требований для лазерного модуля, который используется для спектроскопии атомов рубидия и таким образом для измерений точности.KALEXUS использует понятие ECDL (Расширенный Диодный Лазер Впадины), который благодаря внешнему трению, обеспечивает еще более узкому linewidth.
Лазер оптимизирован для спектроскопических измерений с атомами калия и испускает в длине волны 767 нм. Однако внешнее трение делает его потенциально более подверженным сбою – в противоположность монолитной структуре лазера FOKUS.
В конечном счете модули размером с ладонь должны противостоять механическим грузам во время запуска ракеты с ускорением до 15 раз ускорения силы тяжести и иметь, чтобы функционировать безаварийные в космосе.Проекты KALEXUS и ЦЕНТР финансированы немецким Центром Космоса (ДОЛЛАР).