EM-straling beter te meten met ultrakoude atomen

Het Fraunhofer Instituut voor Kwantumoptica, de Ludwig-Maximillians-universiteit in München en de universiteit van Basel hebben een manier gevonden om microgolven rond elektrische apparaten gedetailleerd te visualiseren met wolken van ultrakoude atomen. Dat kan leiden tot nieuwe meetmethoden voor de ontwikkeling van draadloze producten, denken de researchers. De aanpak is sneller en nauwkeuriger dan de huidige commerciële methoden. Bovendien verstoren die het radiomagnetische veld, iets waar de Fraunhofer-methode geen last van heeft.

De researchers beschrijven hun methode in Applied Physics Letters. Ze gebruiken kleine wolkjes atomen die met een laser zijn afgekoeld tot slechts enkele miljoensten van een graad boven het absolute nulpunt. Daardoor wordt de kwantumtoestand van de atomen in de wolk zeer gevoelig voor externe magnetische velden. Veranderingen hierin zijn met een CCD-camera waar te nemen.

Huidige systemen om de elektromagnetische golven in kaart te brengen, gebruiken een probe die de ruimte rond het object punt voor punt afscant. Dat is relatief traag en verstoort bovendien de meting. De onderzoekers denken dat hun methode daar geen last van heeft. De atomenwolk kan met een statisch magneetveld boven de te meten component gedirigeerd worden. Als vervolgens het radiocircuit aangeschakeld wordt, verschijnt er een tweedimensionaal beeld van de radiogolven. De snelheid waarmee de kwantumtoestand verandert, is afhankelijk van de veldsterkte. Als extraatje kunnen de onderzoekers aan de hand van het beeld ook de fase van de golven uitrekenen, iets wat met de huidige scanmethodes niet kan.