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  5. Gravitational Redshift Tests with Atomic Clocks and Atom Interferometers
 
  • Details
2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Gravitational Redshift Tests with Atomic Clocks and Atom Interferometers

File(s)
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Hauptpublikation
PRXQuantum.2.040333.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.28 MB
TUDa URI
tuda/11571
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-270378
DOI
10.26083/tuprints-00027037
Autor:innen
Di Pumpo, Fabio ORCID 0000-0002-6304-6183
Ufrecht, Christian ORCID 0000-0003-4314-9609
Friedrich, Alexander ORCID 0000-0003-0588-1989
Giese, Enno ORCID 0000-0002-1126-6352
Schleich, Wolfgang P. ORCID 0000-0002-9693-8882
Unruh, William G.
Kurzbeschreibung (Abstract)

Atomic interference experiments can probe the gravitational redshift via the internal energy splitting of atoms and thus give direct access to test the universality of the coupling between matter-energy and gravity at different spacetime points. By including possible violations of the equivalence principle in a fully quantized treatment of all atomic degrees of freedom, we characterize how the sensitivity to gravitational redshift violations arises in atomic clocks and atom interferometers, as well as their underlying limitations. Specifically, we show that: (i) Contributions beyond linear order to trapping potentials lead to such a sensitivity of trapped atomic clocks. (ii) Bragg-type interferometers, even with a superposition of internal states, with state-independent, linear interaction potentials are at first insensitive to gravitational redshift tests. However, modified configurations, for example by relaunching the atoms, can mimic such tests under certain conditions and may constitute a competitive alternative. (iii) Guided atom interferometers are comparable to atomic clocks. (iv) Internal transitions lead to state-dependent interaction potentials through which light-pulse atom interferometers can become sensitive to gravitational redshift violations.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik
05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik > Theoretische Quantenoptik
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
PRX Quantum
Jahrgang der Zeitschrift
2
Heftnummer der Zeitschrift
4
ISSN
2691-3399
Verlag
American Physical Society
Ort der Erstveröffentlichung
College Park, MD
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1103/PRXQuantum.2.040333
PPN
521685206

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