Microwave Traps and Atom Interferometry with AC Zeeman Potentials
微波陷阱和原子干涉测量与交流塞曼势
基本信息
- 批准号:1806558
- 负责人:
- 金额:$ 36万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-01 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This project will develop and characterize atom interferometers based on ultracold trapped atoms on an atom chip. Atom interferometers are the most sensitive force measuring devices ever constructed and are well suited for precision measurements and detection of electric and magnetic fields, gravity, and inertial forces, such as accelerations and rotations. Applications of atom interferometers include inertial navigation in a GPS-denied environment, remote sensing of underground structures, measuring atom-surface forces, and searching for deviations of the gravitational force from the inverse square law. While most atom interferometers operate with freely propagating atoms, one of the main scientific goals of this project is to develop and evaluate atom interferometers based on trapped atoms. Furthermore, the project will control these atoms using AC Zeeman potentials, a novel and little explored quantum control mechanism for applying forces on atoms using microwave fields generated in the vicinity of an atom chip. Graduate and undergraduate student researchers will be trained in atom interferometry, ultracold atom technologies, microwave engineering, and micro-fabrication techniques, as well as in the broadly enabling sciences of atomic and optical physics.More specifically, this project will construct ultracold trapped atom interferometers that are capable of long phase integration times with well localized, positionable atomic packets. These trapped atom interferometers will be spin-dependent so that the two arms of the interferometer have atoms in different quantum spin states. The spin-dependence will enable the interferometer to use atoms in many different spatial states so that it can employ ultracold thermal atoms or degenerate fermions, which are expected to suppress atom-atom interactions. The project will use AC Zeeman potentials generated by microwave near-fields from an atom chip to implement the spin-dependent forces and traps for the interferometer. Notably, the project will design and micro-fabricate a microwave atom chip for efficient generation of AC Zeeman potentials. An important objective of this project is to develop and characterize AC Zeeman traps and potentials, and thus evaluate them for inclusion in the toolbox of ultracold atomic physics techniques.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目将开发和表征基于原子芯片上的超冷捕获原子的原子干涉仪。原子干涉仪是有史以来最灵敏的力测量设备,非常适合精确测量和检测电场和磁场,重力和惯性力,如加速度和旋转。原子干涉仪的应用包括在GPS拒绝环境中的惯性导航,地下结构的遥感,测量原子表面力,以及寻找引力与平方反比定律的偏差。虽然大多数原子干涉仪都是在自由传播的原子上工作的,但本项目的主要科学目标之一是开发和评估基于捕获原子的原子干涉仪。此外,该项目将使用AC塞曼势控制这些原子,这是一种新颖且很少探索的量子控制机制,用于使用原子芯片附近产生的微波场对原子施加力。研究生和本科生研究人员将接受原子干涉测量、超冷原子技术、微波工程和微制造技术以及原子和光学物理学等广泛应用科学的培训。更具体地说,该项目将构建超冷捕获原子干涉仪,该干涉仪能够与定位良好的原子包进行长时间的相位积分。这些被捕获的原子干涉仪将是自旋相关的,使得干涉仪的两臂具有处于不同量子自旋状态的原子。自旋依赖性将使干涉仪能够使用许多不同空间状态的原子,以便它可以使用超冷热原子或简并费米子,这有望抑制原子-原子相互作用。该项目将使用来自原子芯片的微波近场产生的交流塞曼势来实现干涉仪的自旋相关力和陷阱。值得注意的是,该项目将设计和微制造一个微波原子芯片,以有效地产生AC塞曼电位。该项目的一个重要目标是开发和表征AC塞曼陷阱和潜力,从而评估它们是否包含在超冷原子物理技术的工具箱中。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Demonstration of the lateral AC skin effect using a pickup coil
使用拾波线圈演示横向交流集肤效应
- DOI:10.1119/10.0001272
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0.9
- 作者:Blackwell, Anne E.;Rotunno, Andrew P.;Aubin, Seth
- 通讯作者:Aubin, Seth
Suppression of potential roughness in atom-chip ac Zeeman traps
原子芯片交流塞曼陷阱中潜在粗糙度的抑制
- DOI:10.1103/physreva.105.053127
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Du, S.;Ziltz, A. R.;Miyahira, W.;Aubin, S.
- 通讯作者:Aubin, S.
Microwave Atom Chip Design
微波原子芯片设计
- DOI:10.3390/atoms9030054
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:1.8
- 作者:Miyahira, William;Rotunno, Andrew P.;Du, ShuangLi;Aubin, Seth
- 通讯作者:Aubin, Seth
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