A Troughton-Rankin kísérlet célja, hogy megerősítse és megmérje egy tárgy Lorentz-Fitzgerald hossz-összehúzódását egy vonatkoztatási rendszer szerint (amint azt a világító éter határozza meg ), és mérhető hatást produkál az objektum nyugalmi keretében úgy, hogy az éter hatni fog. mint " kiválasztott referenciakeret ". A kísérletet először Frederick Thomas Troughton és Alexander Oliver Rankin végezte el 1908-ban.
A kísérlet eredménye negatív volt, ami összhangban van a relativitáselmélet (és így a speciális relativitáselmélet ) elvével, amely szerint a valamilyen inerciális vonatkoztatási rendszerben nyugvó megfigyelők nem tudják megmérni saját transzlációs mozgásukat olyan műszerekkel, amelyek éppen ebben a vonatkoztatási rendszerben nyugszanak. Ezért a hossz-összehúzódást mozgó megfigyelőkkel sem lehet mérni. Lásd még : Speciális relativitáselmélet .
Az 1887-es híres Michelson-Morley kísérlet kimutatta, hogy az éter akkoriban elfogadott elméletét módosítani kell. Fitzgerald és Lorentz egymástól függetlenül a kísérleti berendezés hosszának csökkentését javasolta a mozgás irányában (a világító éterhez viszonyítva ), ami megmagyarázná a Michelson-Morley kísérlet majdnem nulla eredményét. Az első kísérletek ennek az összehúzódásnak a következményeinek laboratóriumi keretben történő mérésére ( a kísérleti elrendezéssel mozgó megfigyelő inerciális vonatkoztatási rendszere) Rayleigh és Brace (1902, 1904) kísérletei során történtek, bár az eredmény negatív. 1908-ra azonban az elektrodinamika modern elméletei, a Lorentz-féle éterelmélet (jelenleg felváltva) és a speciális relativitáselmélet (jelenleg általánosan elfogadott és egyáltalán nem tartalmaz étert) azt jósolták, hogy a Lorentz-Fitzgerald hossz-összehúzódás nem mérhető a mozgási keretben, mert ezek az elméletek a Lorentz-transzformáció alapján .
Frederick Thomas Troughton ( a Troughton-Noble kísérlet 1903-as elvégzése után) ehelyett a saját elektrodinamika-értelmezése alapján végzett számításokat, a hossz összehúzódását a kísérleti berendezés sebessége szerint számolta ki az éteri koordináta-rendszerben, de az elektrodinamikát Maxwell-egyenletek és ill. Ohm törvénye laboratóriumi rendszerben. Troughton elektrodinamikai nézetei szerint a számítások a laboratóriumi keret hosszának lerövidülésének mérhető hatását jósolták. Alexander Oliver Rankinnal együtt úgy döntött, hogy 1908-ban teszteli ezt a kísérletet úgy, hogy megpróbálja megmérni a tekercs ellenállásának változását, amikor a tekercs irányát "étersebességre" (laboratóriumi sebesség a világító éteren keresztül) változtatták. Ez úgy történt, hogy négy azonos tekercset helyeztek el egy Wheatstone-híd konfigurációban , amely lehetővé tette számukra, hogy pontosan mérjék az ellenállás változásait. Ezután az áramkört 90 fokkal elforgatták a tengelye körül, miközben mérték az ellenállást. Mivel a Lorentz-Fitzgerald hossz összehúzódása csak a mozgás irányában történik, az "éterkeret" szempontjából a tekercsek hossza az étersebességükhöz viszonyított szögüktől függött. Ezért Troughton és Rankin úgy vélte, hogy a nyugalmi vonatkoztatási rendszerben mért ellenállásnak változnia kell, ahogy az eszköz forog. Gondos méréseik azonban nem mutattak észrevehető változást az ellenállásban [1] [2] .
Ez azt mutatta, hogy ha a Lorentz-összehúzódás létezett, akkor az nem volt mérhető az objektum nyugalmi keretében – továbbra is csak a teljes Lorentz-transzformációt tartalmazó elméletek , például a speciális relativitáselmélet igazak.
| A speciális relativitáselmélet kísérleti igazolása | |
|---|---|
| Sebesség/izotrópia | |
| Lorentz invariancia |
|
| Időtágulás Lorentz kontrakció |
|
| Energia |
|
| Fizeau/Sagnac | |
| Alternatívák | |
| Tábornok |
|