Descrizione del prompt

Negli gravimetri assoluti a interferometria di atomi freddi, una sorgente atomica stabile, pura e controllabile è il fondamento fisico e il punto di partenza logico per l'intero esperimento di misurazione di precisione. L'insieme di atomi ultrafreddi su cui si basa il sistema non viene generato dal nulla, ma inizia con la precisa manipolazione e il raffreddamento del vapore atomico caldo. Pertanto, il compito primario della sorgente atomica è fornire una nuvola atomica iniziale che soddisfi i requisiti delle successive fasi di raffreddamento e intrappolamento laser. Questa condizione iniziale influenza direttamente il numero di atomi catturati nella trappola magneto-ottica (MOT), la velocità di caricamento e la stabilità a lungo termine del sistema, influenzando in definitiva il contrasto del segnale di interferenza e il rapporto segnale-rumore della misurazione. Lo schema di sorgente atomica più tradizionale e semplice consiste nell'utilizzare un bulbo di vetro o una camera metallica contenente metalli alcalini (come rubidio o cesio), basandosi sulla pressione di vapore saturo del metallo stesso a temperatura ambiente o sotto un leggero riscaldamento per fornire atomi. Tuttavia, questo metodo presenta ovvie limitazioni: il flusso atomico è difficile da controllare rapidamente e accuratamente; la radiazione termica generata dalle alte temperature aumenta il carico termico del sistema del vuoto; cosa ancora più importante, il flusso atomico continuo ad alto flusso pone un enorme carico sul sistema di ultra-alto vuoto, limitando il miglioramento del vuoto finale del sistema, influenzando così la durata e il tempo di coerenza degli atomi freddi. Per superare questi inconvenienti, i moderni gravimetri ad atomi freddi ad alte prestazioni utilizzano generalmente dispenser di rubidio a controllo elettrico come sorgente atomica. Un dispenser, o "sorgente di rubidio", è un dispositivo miniaturizzato a rilascio di rubidio solido a controllo elettrico incapsulato utilizzando un processo speciale. Il suo nucleo è un tubo metallico (solitamente in lega di nichel o acciaio inossidabile) riempito con lega di rubidio-cromo o rubidio metallico. Il materiale di riempimento all'interno del tubo è realizzato mediante metallurgia delle polveri e le estremità sono sigillate con elettrodi. Il suo principio di funzionamento si basa sulla sublimazione controllata sotto l'effetto Joule. Quando una corrente controllata con precisione (tipicamente diversi ampere) viene applicata agli elettrodi a entrambe le estremità del dispenser, la corrente scorre attraverso il tubo metallico con una resistenza appropriata e il suo materiale di riempimento interno, generando calore Joule. Quando la temperatura sale al punto di sublimazione del rubidio (la temperatura di sublimazione del rubidio metallico è superiore a circa 300°C), gli atomi di rubidio solido guadagnano energia sufficiente per trasformarsi direttamente nella fase gassosa e vengono rilasciati nella camera a vuoto circostante sotto forma di vapore atomico attraverso micropori sulla parete del tubo o aperture appositamente progettate (alcuni progetti utilizzano strisce metalliche aperte). Il design del dispenser incarna precise considerazioni ingegneristiche. Innanzitutto, la relazione tra la sua corrente e la temperatura è rigorosamente calibrata, consentendo agli sperimentatori di controllare digitalmente e istantaneamente il flusso di rilascio atomico regolando l'ampiezza e la larghezza dell'impulso della corrente di pilotaggio. Durante la fase di caricamento della trappola magneto-ottica, è possibile applicare un impulso di corrente maggiore per generare rapidamente un flusso atomico più elevato, accelerando il processo di cattura iniziale della MOT. Una volta catturato un numero sufficiente di atomi, la corrente del dispenser può essere immediatamente ridotta o completamente spenta e il rilascio atomico si interrompe di conseguenza. Questa modalità "on-demand" presenta due vantaggi principali: in primo luogo, riduce notevolmente i danni al vuoto finale del sistema. Durante la fase di misurazione dell'interferenza, non vengono iniettati quasi atomi caldi nella camera a vuoto e la pressione di fondo può essere mantenuta a un livello molto basso (generalmente richiesto al di sotto di 10-8 Pa), riducendo al minimo il disturbo di collisione delle molecole di gas residuo sugli atomi coerenti in caduta, garantendo una lunga