Descrição do Prompt

Em gravímetros absolutos de interferometria de átomos frios, uma fonte atômica estável, pura e controlável é a base física e o ponto de partida lógico para todo o experimento de medição de precisão. O conjunto atômico ultrafrio no qual o sistema se baseia não é gerado do nada, mas começa com a manipulação e o resfriamento precisos do vapor atômico quente. Portanto, a principal tarefa da fonte atômica é fornecer uma nuvem atômica inicial que atenda aos requisitos das etapas subsequentes de resfriamento e aprisionamento a laser. Essa condição inicial afeta diretamente o número de átomos capturados na armadilha magneto-óptica (MOT), a taxa de carregamento e a estabilidade de longo prazo do sistema, influenciando, em última análise, o contraste do sinal de interferência e a relação sinal-ruído da medição. O esquema de fonte atômica mais tradicional e simples é usar um bulbo de vidro ou câmara de metal contendo metais alcalinos (como rubídio ou césio), contando com a pressão de vapor saturado do próprio metal à temperatura ambiente ou sob leve aquecimento para fornecer átomos. No entanto, este método tem limitações óbvias: o fluxo atômico é difícil de controlar de forma rápida e precisa; a radiação térmica gerada por altas temperaturas aumenta a carga térmica do sistema de vácuo; mais importante, o fluxo atômico contínuo de alto fluxo impõe uma enorme carga ao sistema de ultra-alto vácuo, limitando a melhoria do vácuo final do sistema, afetando assim a vida útil e o tempo de coerência dos átomos frios. Para superar essas desvantagens, os gravímetros de átomos frios modernos de alto desempenho geralmente usam dispensadores de rubídio controlados eletricamente como sua fonte atômica. Um dispensador, ou "fonte de rubídio", é um dispositivo miniaturizado de liberação de rubídio sólido controlado eletricamente, encapsulado usando um processo especial. Seu núcleo é um tubo de metal (geralmente feito de liga de níquel ou aço inoxidável) preenchido com liga de rubídio-cromo ou rubídio metálico. O material de enchimento dentro do tubo é feito por metalurgia do pó, e as extremidades são seladas com eletrodos. Seu princípio de funcionamento é baseado na sublimação controlada sob o efeito de aquecimento Joule. Quando uma corrente precisamente controlada (tipicamente vários amperes) é aplicada aos eletrodos em ambas as extremidades do dispensador, a corrente flui através do tubo de metal com resistência apropriada e seu material de enchimento interno, gerando calor Joule. À medida que a temperatura sobe até o ponto de sublimação do rubídio (a temperatura de sublimação do rubídio metálico está acima de aproximadamente 300°C), os átomos de rubídio sólido ganham energia suficiente para se transformarem diretamente na fase gasosa e são liberados na câmara de vácuo circundante na forma de vapor atômico através de microporos na parede do tubo ou aberturas especialmente projetadas (alguns projetos usam tiras de metal abertas). O design do dispensador incorpora considerações de engenharia precisas. Primeiro, a relação entre sua corrente e temperatura é estritamente calibrada, permitindo que os experimentadores controlem digital e instantaneamente o fluxo de liberação atômica ajustando a magnitude e a largura do pulso da corrente de acionamento. Durante a fase de carregamento da armadilha magneto-óptica, um pulso de corrente maior pode ser aplicado para gerar rapidamente um fluxo atômico maior, acelerando o processo de captura inicial do MOT. Uma vez que um número suficiente de átomos é capturado, a corrente do dispensador pode ser imediatamente reduzida ou completamente desligada, e a liberação atômica para de acordo. Este modo "sob demanda" tem duas vantagens principais: primeiro, reduz muito os danos ao vácuo final do sistema. Durante a fase de medição de interferência, quase não há átomos quentes injetados na câmara de vácuo, e a pressão de fundo pode ser mantida em um nível muito baixo (geralmente é necessário que esteja abaixo de 10-8 Pa), minimizando assim a perturbação de colisão de moléculas de gás residual nos átomos coerentes em queda, garantindo um longo