Atomski gravimetar. Atom ima masu, a na masu djeluje ubrzanje sile teže. Kod klasičnog apsolutnog gravimetra se primjenjuje prizma kao tijelo u slobodnom padu na koju se s obzirom na lasersko mjerenje udaljenosti i vremena određuje utjecaj polja ubrzanja sile teže. Kod atomskog gravimetra se primjenjuje pojedini atom kao senzor na koji djeluje polje ubrzanje sile teže. Atomski gravimetar koristi mjerni princip atomskog interferometra. Princip rada atomskog interferometra je sličan standardnim svjetlosnim interferometrima. Fundamentalna razlika je da se kod atomskog interferometra koristi manipulacija pojedinog atoma za interferometrijska mjerenja, a kod standardnog se primjenjuje zraka svjetlosti. Za razliku od standardnog interferometra kod kojih se mjeri razlika u valnoj duljini zrake svjetlosti, kod atomskog interferometra se kao mjerna veličina koristi promjena u fazi atomskog vala pod utjecajem polja ubrzanja sile teže prilikom gibanja atoma u polju ubrzanja sile teže. Dobiva se vrlo fini signal polja ubrzanja sile teže.

Osnova mjernog procesa
Atom slobodno pada u lokalnom inercijalnom sustavu. Dok atom pada javlja se pomak u kružnoj frekvenciji atoma koji je proporcionalan ubrzanju sile teže. Ovo svojstvo se koristi u mjernom procesu atomskog gravimetra. Redoslijed mjernog procesa se može prikazati:
1) Primjenjuje se laserski stimuliran prijelaz između dva super fina energetska stanja atoma. Na atom se usmjere dvije laserske zrake čija razlika frekvencija je jednaka atomskom skoku između dva atomska energetska stanja. Ova razlika valnih duljina se naziva efektivni valni broj k_eff = k₁ - k₂, a w_eff = w₁ - w₂ je efektivna frekvencija.
2) Apsorpcija i stimulirana emisija fotona za vrijeme impulsa može promijeniti moment atoma za iznos (umnožak Plankove konstante i efektivnog valnog broja) i njegov položaj.
3) Kvantna mehanička faza novog položaja ovisi o lokalnoj fazi koja se dobije s pomoću izraza

    f_i = k_eff  z_i - w_eff   t_i

gdje je t_i trenutak vremena, z_i relativna visina atoma unutar sustava. Promjena faze je proporcionalna ubrzanju sile teže koji su povezani pomoću izraza

   Df = k_eff  g  T²

gdje je Df razlika u fazi, g apsolutno ubrzanje sile teže i T vrijeme između impulsa interferometra. Ovo je jednadžba mjerenja koja povezuje mjerene razlike u fazi i traženo ubrzanje sile teže. Ovaj izraz bi za prostor bez gravitacije bio jednak nuli.

Primjena
Primjenom atomske interferometrije može se mjeriti lokalno apsolutno ubrzanje sile teže s rezolucijom: Dg/g = 2x10^-8 na osnovu pojedinog mjerenja u trajanju 1,3 sekunde, 3x10^-9 na osnovu mjerenja od jedne minute i 1x10^-10 na osnovu jednodnevnog mjerenja (klasični apsolutni gravimetri: 1x10^-9). U usporedbi mjerenja ubrzanja sile teže klasičnim apsolutnim gravimetrom i atomskog gravimetra dobivena je razlika (7±7)x10^-9g.

Atomska interferometrija ima širu primijenju u mjernoj tehnologiji. Zbog svojih izuzetnih mjernih karakteristika primjenjuje se u eksperimentima za određivanja fundamentalnih fizikalnih konstanti.

Činjenica da je ovladano tehnologijom za mjerenje ubrzanja sile teže na atomskom nivou otvara nove perspektive, a s obzirom na kvalitetu rezultata mjerenja ovo je generacija tehnologije senzora mjerenja ubrzanja sile teže koja će obilježiti razdoblje koje dolazi. Kako brzo će doći do primjene nove tehnologije u praksi ovisi o ekonomsko-ekonomskim uvjetima. Znstveni uvjeti su zadovoljeni da bi se takova tehnologija mogla primijeniti.

Više o atomskom gravimetru može se naći u:
- Peters, A., K. Y. Chung, S. Chu (2001): High-precision gravity measurements using atom interferometry. Metrologia, 38, 25-61.
- Achim, P., K. C. Yeow, S. Chu (1999): Measurement of gravitational acceleration by dropping atoms. Nature, 26 August 1999, 849-852.