STE QUEST II - ATI (atom interferometer) study

Die STE-QUEST (Space-Time Explorer and Quantum Test of the Equivalence Principle Space Test) Mission untersucht verschiedene Facetten von Einsteins ?quivalenzprinzip (EEP). Sie führt eine pr?zise Messung der internen und externen Evolution von Quantensystemen unter dem Einfluss der Schwerkraft der Erde durch. Die Payload besteht aus einer Atomuhr (ATC) und einem Atominterferometer (ATI). Das Atominterferometer führt eine differentielle Messung zwischen zwei Atomspezien – Rubidium-85 und Rubidium-87 durch.

STE-QUEST testet die weitreichenden Konsequenzen der Einstein Postulate und eineder grundlegenden Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativit?tstheorie mit h?chster Pr?zision. Sie sucht damit nach Hinweisen von Quanteneffekten in der Schwerkraft und tr?gt zur Erforschung einer derzeitigen Grenze in der fundamentalen Physik bei. DieMission wird die Raum-Zeit-Krümmung über die genaue Bestimmung der Zeitdilatationmessen, d.h. über die Differenz der Atomuhr an Bord des Satelliten im Vergleich mit einerbodengestützten Uhr. Die Uhr baut auf der innerhalb der ACES-Mission entwickelten Mikrowellen-Uhr auf.

Im Vergleich zur derzeitigen Umsetzung für ACES wird die Clock-Performance durch ein optisch abgeleitetes ultra-reines Mikrowellen-Signal verbessert. Dies erm?glicht eine um einen Faktor 10 verbesserte Messung der Rotverschiebung bzgl. ACES. Zur gleichen Zeit erlaubt der Satellit den Vergleich der freien Propagation von koh?renten Materiewellen von 85Rb und 87Rb unter dem Einfluss der Erdanziehung mittels Pr?zisions-Interferometrie kalter Atome – eine Genauigkeit von wenigen Teilen in 1015 und darüber hinaus ist hierbei angestrebt. Dabei erlaubt die Verwendung von ultra-kalter Materie in Quanten-Degeneration weit bis über die bisherige Genauigkeit von Quanten-Tests hinauszugehen. Das Atominterferometer basiert auf starken europ?ischen Entwicklungen in diesem Bereich, einschlie?lich der Pre-Phase-A-Studien im ELIPS-3-Programm Space Atom Interferometer (SAI), Quantengase unter Schwerelosigkeit (SpaceBEC), dem DLR-Projekt QUANTUS (QUANTengase Unter Schwerelosigkeit) und dem CNES Projekt I.C.E. (Interferometrie Cohrente pour l’Espace)