Hammar tapasztalat

A Hammar -kísérlet Gustav Wilhelm Hammar (1935)  által tervezett és végrehajtott kísérlet az éterellenállás-hipotézis tesztelésére . Negatív eredménye megcáfolta az éterellenállás néhány specifikus modelljét, és megerősítette a speciális relativitáselméletet .

Áttekintés

Az olyan kísérletek, mint az 1887-es Michelson-Morley-kísérlet (és a későbbiek, mint a Troughton-Noble- kísérlet 1903-ban vagy a Trouton-Rankin-kísérlet 1908-ban) bizonyítékot szolgáltattak a fényterjedési közeg, a világítótest elmélete ellen . éter ; egy elmélet, amely akkoriban közel száz éve a tudomány bevett része volt. Ezek az eredmények megkérdőjelezték a kortárs tudomány akkori központi feltevését, és később a speciális relativitáselmélet kialakulásához vezettek .

A Michelson-Morley-kísérlet eredményeinek a javasolt közeg, az éter kontextusában való magyarázatára tett kísérlet során számos új hipotézist vettek figyelembe. Az egyik javaslat az volt, hogy ahelyett, hogy egy statikus és mozdulatlan éteren áthaladnának, az olyan masszív objektumok, mint a Föld, magukkal rángathatják az éter egy részét, lehetetlenné téve a "szél" észlelését. Oliver Lodge (1893-1897) az elsők között tesztelte ezt az elméletet forgó és masszív ólomblokkokkal egy aszimmetrikus éterszelet generáló kísérletben. Vizsgálatai nem adtak észrevehető eredményeket, eltérnek az éteri szél korábbi tesztjétől [1] [2] .

Az 1920-as években Dayton Miller megismételte a Michelson-Morley kísérleteket. A készüléket úgy tervezte meg, hogy a kísérlet során a tömeget minimálisra csökkentse, és egy könnyű anyagokból készült épület magas domb tetejére repítette. Napi szórást mutató méréseket végzett, ami a "szél" kimutatására utal, amit a tömegteremtés hiányának tulajdonított, míg korábbi kísérleteket jelentős tömeggel végeztek járművük körül [3] [4] [5] [6] .

Tapasztalat

Miller állításának tesztelésére Hammar a következő kísérletet hajtotta végre egy közös út interferométerrel 1935-ben [7] [8] .

Egy félig ezüstözött tükör A segítségével egy fehér fénysugarat két sugárra osztott. Az egyik gerendát keresztirányban egy vastag falú acélcsőbe irányították, amely ólomdugókban végződött. Ebben a csőben a sugarat a D tükör visszaverte, és hosszirányban egy másik C tükörre irányította a cső másik végén. Ott visszaverődött és keresztirányban a csövön kívüli B tükör felé irányították. B - ből hosszirányban visszatért A -ba. Egy másik sugár ugyanazon az úton haladt az ellenkező irányba.

A fényút topológiája a Sagnac interferométernek felelt meg páratlan számú visszaverődéssel. A Sagnac interferométerek kiváló kontraszttal és peremstabilitással rendelkeznek [9] , és a páratlan visszaverődésű konfiguráció csak valamivel kevésbé stabil, mint az egyenletes visszaverődésű konfiguráció. (Páratlan számú visszaverődés esetén az ellentétes sugarak a fényút nagy részében megfordulnak egymáshoz képest, így a topológia kissé eltér a szigorú közös úttól [10] .) Eszközének relatív immunitása A vibráció, a mechanikai igénybevétel és a hőmérsékleti hatások lehetővé tették a Hammar számára, hogy csak 1/10-ével érzékelje az elmozdulásokat, annak ellenére, hogy az interferométert szabadban, nyílt környezetben, hőmérséklet-szabályozás nélkül használta.

Mint Lodge kísérlete, Hammar készülékének is aszimmetriát kellett volna okoznia minden feltételezett éterszélben. Hammar arra számított, hogy ha az eszközt merőlegesen állítják az éterszélre, akkor a hosszú karokra is ugyanúgy hatással lesz az éterellenállás . Ha az eszköz az éterszellel párhuzamosan van beállítva, az egyik karra jobban hat az éter, mint a másikra. Az ellenszaporító sugarak várható terjedési idejét Robertson és Noonan [8] számolta ki :

hol  van a magával ragadott éter sebessége. Ez adja a várható időeltérést:

1934. szeptember 1-jén Hammar felállította a készüléket egy magas domb tetején, két mérföldnyire Moszkvától délre (Idaho állam ), és számos megfigyelést végzett minden irányban azimutban elforgatva, szeptember 1-jén, 2-án és 3-án a nappali órákban. Nem látta a km/s felső határának megfelelő interferenciaperemek eltolódását [11] . Ezeket az eredményeket bizonyítéknak tekintik a Miller által javasolt éterellenállás-hipotézis ellen [8] .

Az éterhúzási hipotézis következményei

Mivel az "éterrezisztenciával" kapcsolatban különböző elképzelések léteztek, az éterrezisztenciával kapcsolatos összes kísérlet értelmezése elvégezhető a hipotézis egyes változataival összefüggésben.

1. Bármely tömegű tárgy hiánya vagy részleges magával ragadása. Erről olyan tudósok beszéltek, mint Augustin Jean Fresnel és Francois Arago . Ezt a Michelson-Morley kísérlet cáfolta .
2. Teljes rajongás minden tömegen belül vagy annak közelében. Ezt cáfolta a fény aberrációja , a Sagnac-effektus , Oliver Lodge kísérletei és Hammar kísérlete.
3. Csak nagyon nagy tömegekben, például a Földön belül vagy annak közelében teljes elragadtatás. Ezt a fény aberrációja , a Michelson-Gail-Pearson kísérlet cáfolta .

Jegyzetek

1. ↑ Lodge, Oliver J. (1893). "Aberrációs problémák" . A Royal Society filozófiai tranzakciói A. 184 , 727-804. Irodai kód : 1893RSPTA.184..727L . DOI : 10.1098/rsta.1893.0015 . Archiválva az eredetiből, ekkor: 2016-01-24 . Letöltve: 2022-01-28 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
2. ↑ Lodge, Oliver J. (1897). „Kísérletek az éter és az anyag közötti mechanikai kapcsolat hiányára”. A Royal Society filozófiai tranzakciói A. 189 , 149-166. Iratszám : 1897RSPTA.189..149L . DOI : 10.1098/rsta.1897.0006 .
3. ↑ Dayton C. Miller, "Ether-drift Experiments at Mount Wilson Solar Observatory" , Physical Review (Series II) , V. 19, N. 4, pp. 407-408 (1922. ápr.).
4. ↑ Dayton C. Miller, "Significance of Ether-drift Experiments of 1925 at Mount Wilson", Az elnök beszéde, American Physical Society, Science , V63, pp. 433-443 (1926). AAAS-díj papír.
5. ↑ Dayton C. Miller, "Ether-drift Experiments at Mount Wilson in February, 1926", National Academy of Sciences , Washington (ápr. 1926) { "Az 1926. április 23-i és 24-i washingtoni találkozó jegyzőkönyve" , Fizikai áttekintés (II. sorozat) ), V. 27, N. 6, pp. 812 (1926. jún.)}.
6. ↑ Dayton C. Miller, "The Ether-drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of the Earth" , Rev. Mod. Phys. , V. 5, N. 3, pp. 203-242 (1933. július).
7. ↑ G. W. Hammar (1935). "A fény sebessége egy hatalmas burkolaton belül". Fizikai áttekintés . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .
8. ↑ 1 2 3 H. P. Robertson és Thomas W. Noonan. Relativitáselmélet és kozmológia . - Philadelphia: Saunders, 1968. - P.  36-38 .
9. ↑ A Sagnac interferométer . Az Arizonai Egyetem Optikai Tudományok Főiskolája. Letöltve: 2012. március 30. (határozatlan)  (elérhetetlen link)
10. ↑ Hariharan, P. Az interferometria alapjai, 2. kiadás. - Elsevier, 2007. - P. 19. - ISBN 978-0-12-373589-8 .
11. ↑ G. W. Hammar (1935). "A fény sebessége egy hatalmas burkolaton belül". Fizikai áttekintés . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .