Квантовые гравиметры на ультрахолодных атомах

В.А. Виноградов, К.А. Карпов, А.В. Турлапов

Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород
winogradov@appl.sci-nnov.ru,
kkarpov@appl.sci-nnov.ru,
turlapov@appl.sci-nnov.ru

«Альманах современной метрологии» № 4 (24) 2020, стр. 364–376

УДК 535.3, 53.082

Гравиметры востребованы в нескольких областях науки и техники. Вместе с картой гравитационного поля гравиметр может стать основой бесспутниковой навигации. Гравиметры важны для разведки полезных ископаемых, исследований земной коры и изменений климата, создания нового поколения атомных часов, поиска гравитационных волн и  квантовых эффектов в гравитации.

Ключевые слова: гравиметрия, ультрахолодный газ атомов, интерференция волн Дебройля.

Цитируемая литература

1. Niebauer T.M., Sasagawa G.S., Faller J.E., Hilt R., Klopping F. A new generation of absolute gravimeters // Metrologia. 1995. Yan. V. 32, № 3. P. 159–180.

2. Peters Achim, Chung Keng Yeow, Chu Steven. Measurement of gravitational acceleration by dropping atoms // Nature (London). 1999, Aug. V. 400. P. 849–852.

3. Peters A, Chung K Y, Chu S. High-precision gravity measurements using atom interferometry // Metrologia. 2001. V. 38, no. 1. P. 25.

4. Глазко Э. Э., Соколов А. В., Краснов А. А. Результаты морской гравиметрической съёмки в полярных широтах гравиметрами «Чекан-АМ» и «Шельф-Э» // Навигация и гидрография. 2015. Т. 41. С. 47–51.

5. Wang H., Wu L., Chai H., Bao L., Location Wang Y. Accuracy of INS/Gravity-Integrated Navigation System on the Basis of Ocean Experiment and Simulation // Sensors. 2017, Dec. V. 17. № 12. P. 2961.

6. Nabighian M. N., Ander M. E., Grauch V.J.S., Hansen R.O., LaFehr T.R., Li Y., Pearson W.C., Peirce J.W., Phillips J.D., Ruder M.E. Historical development of the gravity method in exploration // Geophysics. 2005. V. 70, № 6. P. 63ND–89ND.

7. Van Camp Michel, de Viron Olivier, Watlet Arnaud, Meurers Bruno, Francis Olivier, Caudron Corentin. Geophysics From Terrestrial Time-Variable Gravity Measurements // Reviews of Geophysics. 2017. V. 55, № 4. P. 938–992.

8. Вишнякова Г.А., Головизин А., Калганова Е.С., Сорокин В.Н., Сукачёв Д.Д., Трегубов Д.О., Хабарова К.Ю., Колачевский Н.Н. Ультрахолодные лантаноиды: от оптических часов до квантовых симуляторов // УФН. 2016. Т. 186. Вып. 2. С. 176–182.

9. Тайченачев А.В., Юдин В.И., Багаев С.Н. Сверхточные оптические стандарты частоты на ультрахолодных атомах: состояние и перспективы // УФН. 2016. Т. 186. Вып. 2. С. 193–205.

10. McGrew W.F., Zhang X., Fasano R.J., Schäffer A., Beloy K., Nicolodi D., Brown R.C., Hinkley N., Milani G., Schioppo M., Yoon T.H., Ludlow A.D. Atomic clock performance enabling geodesy below the centimetre level // Nature. 2018, Dec. V. 564. P. 87–90.

11. Alexander D. Rider, David C. Moore, Charles P. Blakemore, Maxime Louis, Marie Lu, Giorgio Gratta. Search for Screened Interactions Associated with Dark Energy below the 100 µm Length Scale // Phys. Rev. Lett. 2016, Aug. V. 117. P. 101101.

12. Faller J.E. Thirty years of progress in absolute gravimetry: a scientific capability implemented by technological advances // Metrologia. 2002. V. 39, № 5. P. 425.

13. Бунин И.А., Калиш Е.Н., Носов Д.А., Смирнов М.Г., Стусь Ю.Ф. Полевой абсолютный лазерный баллистический гравиметр // Автометрия. 2010. Т. 46. Вып. 5. С. 94–102.

14. Патент РФ на полезную модель 99194. Лазерный баллистический гравиметр. Опубл. 10.11.2010. Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». №. 31, 2010.

15. Prothero Jr. W.A., Goodkind J.M. A Superconducting Gravimeter // Review of Scientific Instruments. 1968. V. 39, № 9. P. 1257–1262.

16. Goodkind J. M. The superconducting gravimeter // Review of Scientific Instruments. 1999. V. 70. № 11. P. 4131–4152.

17. Bidel Y., Zahzam N., Blanchard C., Bonnin A., Cadoret M., Bresson A., Rouxel D., Lequentrec-Lalancette M.F. Absolute marine gravimetry with matter-wave interferometry // Nature Communications. 2018. V. 9. P. 627.

18. Müller Holger, Chiow Sheng-wey, Herrmann Sven, Chu Steven, Chung Keng-Yeow// Atom-interferometry tests of the isotropy of post-newtonian gravity // Phys. Rev. Lett. 2008, Jan. V. 100. P. 031101.

19. McGuirk J.M., Foster G.T., Fixler J.B., Snadden M.J., Kasevich M.A. Sensitive absolute-gravity gradiometry using atom interferometry // Phys. Rev. A. 2002, Feb. V. 65. P. 033608.

20. Poli, Wang F.-Y., Tarallo M.G., Alberti A., Prevedelli M., Tino G.M. Precision measurement of gravity with cold atoms in an optical lattice and comparison with a classical gravimeter // Phys. Rev. Lett. 2011, Jan. V. 106. P. 038501.

21. Charrierè Renée, Cadoret Malo, Zahzam Nassim, Bidel Yannick, Bresson Alexandre. Local gravity measurement with the combination of atom interferometry and Bloch oscillations // Phys. Rev. A. 2012, Jan. V. 85. P. 013639.

22. Xu Victoria, Jaffe Matt, Panda Cristian D., Kristensen Sofus L., Clark Logan W., Müller Holger. Probing gravity by holding atoms for 20 seconds / arXiv:1907.03054.

23. Chiow Sheng-wey, Kovachy Tim, Chien Hui-Chun, Kasevich Mark A. 102ħk Large Area Atom Interferometers // Phys. Rev. Lett. 2011, Sep. V. 107. P. 130403.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.