The electronic and experimental setup of the MAIUS-2 and MAIUS-3 sounding rocket missions

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Bartosch, Wolfgang: The electronic and experimental setup of the MAIUS-2 and MAIUS-3 sounding rocket missions. Hannover : Gottfried Wilhelm Leibniz Universität, Diss., 2021, V, 148 S. DOI: https://doi.org/10.15488/11345

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Das Finden einer universellen Theorie der physikalischen Grundkräfte stellteinen großen Teil der Anstrengungen der fundamentalen Physik im letzten Jahrzehntdar. Das Standartmodell der Teilchenphysik scheint mit Einsteins Relativitätstheoriefundamental unvereinbar. Einen möglichen Ansatz, beide Theorien zu vereinigenstellt die String Theorie da. Diese erlaubt allerdings neue kräftewelche zu einer VerletzungderUniversalität des freien Falls führen können. DieUniversalität des freien fallskann beispielsweise mittels lunar Laser ranging oder Torsionswaagen, aber auch mitAtominterferometern getestet werden. Letztere sind unabhängig von Imperfektionenmechanischer Fertigung der getestetenMassen und sie verwenden quantenmechanischeTestmassen. Die Sensitivität eines sochen Atominterferometers hängt stark vonder freien Entwicklungszeit eines kohärent geteilten atomaren Ensembles ab. Diesewiederumkann vergrößertwerden, indem dieProbezumSchweben gebracht wird, indemman den Testapparat vergrößert oder indem der Test inMikrogravitation durchgeführtwird.Diese Arbeit fokussiert sich auf den letzteren Ansatz und darauf wie man ein Elektroniksystem,welches in der Lage ist einAtominterferometer autonom auf der HöhenforschungsraketenmissionMAIUS-2, ohne menschliches eingreifen zu steuern, bauenkann.DieHerausforderungenwelche die experimentelleUmgebung der Höhenforschungsraketean das Elektroniksystem stellt, werden in dieser Arbeit diskutiert. MiniaturisierteElektronikkomponenten,welche für ein solchesExperiment nötig sind, wie Stromtreiber,Mikrowellen quellenundrauscharmeSpannungsquellen,welche mit Laboraufbautenkonkurrieren können, werden im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt.Schlüsselparameter für das Design solcher Komponenten werden, einerseits von denAnforderungen der Höhenforschungsrakte und andererseits denen des Experimenteshergeleitet. Dies stellt immer eine Gradwanderung zwischen Miniaturisierung undder best möglichen Performance desGeräts da, für diese hier ein Leitfaden geschaffenwird. Diese Arbeit baut auf den Erfolgen der MAIUS-1 Mission auf, welche 2017 daserste Rubidium 87 Bose-Einstein-Condensate (BEC) imWeltraum erzeugt hat, und erweitertderen Möglichkeiten um eine zweite atomare Spezies: Kalium. Dabei ändernsichMasse und Größe des Elektroniksystems und des experimentellen Aufbaus nichtwesentlich. Das komplette hierfür entwickelte Elektroniksystem wird in dieser Arbeitvorgestellt. Dabei wird verstärkt ein Augenmerk auf das System zur Mikrowellenevaporationvon Rubidium und Kalium gelegt. Ein weiter Fokus wird die Untersuchungder Empfindlichkeit des Experimentes gegenüber Störungen in den Strömen desAtomChips sein um obere Schranken für die Rauschintensität zukünftiger Komponentenfestlegen zu können. Diese Arbeit legt den Grundstein für zukünftige AtominterferometerExperimente imWeltraum, indem ein Anforderungskatalog für miniaturisierte,präzisionsmesstechnische elektronische Systeme, solcher Apparate erstellt wird.
License of this version: CC BY 3.0 DE
Document Type: DoctoralThesis
Publishing status: publishedVersion
Issue Date: 2021-10-04
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