Atominterferometrie in einem optischen Resonator

Atominterferometrische Methoden erlaubten uns in den letzten Jahrzehnten, Kräfte mit unglaublich hoher Präzession zu messen. Dabei wurden nicht nur die Fundamente der Quantenphysik geprüft, sondern auch physikalische Konstanten, wie z.B. die Gravitationskonstante oder die Feinstrukturkonstante vermessen, aber auch neue theoretisch vorhergesagte Kräfte bestätigt oder mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen. Leider aber können Atominterferometer die Kraftfelder über die freie Fallstrecke der Atome nur mitteln und die freie Fallstrecke kann bei modernen ultra-sensitiven Atominterferometern bis zu 10 Meter lang sein. Um hohe Sensitivität auf viel kleineren Strecken (im Bereich von Mikrometern) zu erreichen, werden die Atome in optischen Fallen gegen die Erdbeschleunigung gehalten. Jedoch verursachen diese optischen Fallen bis jetzt störende Einflüsse und verhindern daher hochgenaue Messungen. Während der letzten Jahre entwickelte ich an der University of California, Berkeley, Atominterferometer, die mit Laserlicht in einem optischen Resonator manipuliert werden. Der optische Resonator hat den Vorteil störende optische Falleneigenschaften herauszufiltern und zugleich aber auch das Fallenpotential zu verstärken. In dem hier vorgeschlagenen Projekt, LATIN, möchte ich einen optischen Resonator verwenden um die Atominterferometerarme (mehrere Zentimeter getrennt) in einer stehenden Lichtwelle zu fangen und damit Interferometriezeiten von bis zu 10 Sekunden erreichen. Damit werden wir in der Lage sein nach neuen physikalischen Effekten in nächster Nähe von Oberflächen zu suchen. In der Nähe von Oberflächen werden nicht nur Kräfte durch Quanten-Vakuum-Fluktuationen (Casimir-Polder) erzeugt, es ist auch noch viel unerforschter Platz für extra Dimensionen oder durch dunkle Energie und String-Theorie motivierte mögliche fünfte Kräfte.