Michelson-Gal-Pearson kokeilu

Michelson-Gal-Pearson-koe (1925) on muunneltu versio Michelson-Morley-kokeesta ja Sagnac-interferometristä . Se mittasi Maan pyörimisestä johtuvaa Sagnac-ilmiötä ja näin testasi erikoissuhteellisuusteorian tai valoeetterin teorian oikeellisuutta Maan pyörivässä koordinaatistossa .

Kokemus

Albert A. Michelsonin vuonna 1904 alun perin ehdottaman ja vuonna 1925 toteutetun kokeen tarkoituksena oli selvittää, vaikuttaako Maan pyöriminen valon etenemiseen lähellä maata [1] [2] [3] . Michelson-Gal-koe oli erittäin suuri rengasinterferometri (kehä 1,9 km), joka on riittävän suuri määrittämään maan kulmanopeuden. Kuten alkuperäisessä Michelson-Morley-kokeessa , Michelson-Gal-Pearson-versiossa verrattiin valoa yhdestä lähteestä (hiilekaari) sen jälkeen, kun se oli kulkenut kahteen suuntaan. Suurin muutos oli korvata Michelson-Morley-kokeen alkuperäisen version kaksi "käsivartta" kahdella suorakulmiolla , joista toinen oli paljon suurempi kuin toinen. Valo suunnattiin suorakulmioihin, heijastui kulmissa olevista peileistä ja palasi lähtöpisteeseen. Kahdesta suorakulmiosta lähtevää valoa verrattiin näytöllä samalla tavalla kuin kahdesta haarasta palaavaa valoa Michelson-Morley-standardin kokeessa. Michelson antoi odotetun hapsujen siirtymän kiinteän eetterin ja erikoissuhteellisuusteorian mukaan seuraavasti:

missä  on offset reunoilla,  on pinta-ala neliökilometreinä,  on leveysaste (41° 46'),  on valon nopeus,  on maan kulmanopeus,  on käytetty tehollinen aallonpituus. Toisin sanoen tämän kokeen tarkoituksena oli löytää Maan pyörimiseen liittyvä Sagnac-ilmiö [4] [5] .

Tulos

Kokeen tulos oli, että tähtitieteilijöiden mittaama Maan kulmanopeus vahvistettiin mittaustarkkuuden rajoissa. Michelson-Gal-kokeen rengasinterferometriä ei kalibroitu ulkoista standardia vastaan ​​(mikä oli mahdotonta, koska asennus oli kiinnitetty Maahan). Sen suunnittelusta voisi päätellä, missä keskihäiriön reunan tulisi olla, jos nollasiirtymä olisi. Mitattu siirtymä oli 230 osaa per 1000 tarkkuudella 5 osaa per 1000. Ennustettu siirtymä oli 237 osaa per 1000. Michelson-Galin mukaan koe on yhteensopiva sekä stationaarisen eetterin ajatuksen että erikoissuhteellisuusteorian kanssa.

Kuten Michelson jo totesi vuonna 1904 [1] , positiivinen tulos tällaisissa kokeissa on ristiriidassa hypoteesin kanssa eetterin täydellisestä vastusta , koska Maan pyörivä pinta on alttiina eetterituulelle. Päinvastoin, Michelson-Morley-koe osoittaa, että Maa vetää eetteriä täysin kiertoradalla, mikä johtaa nollatuuleen, joka on päinvastainen kuin kiertoradan nopeus. Nämä kaksi tulosta eivät sinänsä ole yhteensopimattomia, mutta niiden yhteensovittamisen mallin puuttuessa ne ovat satunnaisempia kuin kummankin kokeen selitys erityissuhteellisuusteorian kannalta [6] . Koe on suhteellisuusteorian mukainen samasta syystä kuin kaikki muut Sagnac-tyyppiset kokeet (katso Sagnac-ilmiö ). Toisin sanoen kierto on erityissuhteellisuusteoriassa absoluuttinen, koska ei ole olemassa inertiareferenssikehystä, jossa koko laite olisi levossa koko pyörimisprosessin ajan, joten kahden säteen valopolut ovat erilaiset kaikissa näissä vertailukehyksissä, joten tulee olla positiivinen tulos. Pyöriviä vertailukehyksiä on mahdollista määritellä myös erityissuhteellisuusteoriassa ( Born -koordinaatit ), mutta näissä vertailukehyksissä valon nopeus ei ole enää vakio laajemmilla alueilla, joten positiivisen tuloksen on oltava voimassa myös tästä näkökulmasta. tällä hetkellä Maan pyörimisestä johtuvat Sagnac-tyyppiset efektit sisältyvät yleisesti GPS :ään [7] [8] .

Muistiinpanot

1. ↑ 12 Michelson, A.A. (1904) . "Maan ja eetterin suhteellinen liike" . Filosofinen aikakauslehti . 8 (48): 716-719. DOI : 10.1080/14786440409463244 . Arkistoitu alkuperäisestä 2022-01-29 . Haettu 29.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
2. ↑ Michelson, A.A. (1925). "Maan pyörimisen vaikutus valonopeuteen, I." Astrophysical Journal . 61 : 137. Bibcode : 1925ApJ....61..137M . DOI : 10.1086/142878 .
3. ↑ Michelson, A.A. (1925). "Maan pyörimisen vaikutus valonopeuteen, II" . Astrophysical Journal . 61 : 140. Bibcode : 1925ApJ....61..140M . DOI : 10.1086/142879 .
4. ↑ Anderson, R., Bilger, H.R., Stedman, G.E. (1994). "Sagnac-ilmiö: Satakunta maapallolla pyöritettyjä interferometrejä". Olen. J Phys . 62 (11): 975-985. Bibcode : 1994AmJPh..62..975A . DOI : 10.1119/1.17656 .
5. ↑ Stedman, G.E. (1997). "Perusfysiikan ja geofysiikan rengaslasertestit" (PDF) . Raportteja fysiikan edistymisestä . 60 (6): 615-688. Bibcode : 1997RPPh...60..615S . DOI : 10.1088/0034-4885/60/6/001 . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 2020-11-01 . Haettu 29.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
6. ↑ Georg Joos : Lehrbuch der theoretischen Physik. 12 painos, 1959, sivu 448
7. ↑ Capderou. Satelliittiratojen käsikirja: Kepleristä GPS:ään . - 2014. - ISBN 978-3-319-03416-4 . Arkistoitu 29. tammikuuta 2022 Wayback Machineen Ote sivusta 716 Arkistoitu 29. tammikuuta 2022 Wayback Machinessa
8. ↑ Rizzy. Suhteellisuustekijä pyörivissä kehyksissä: Relativistinen fysiikka pyörivissä viitekehyksissä . - 2013. - ISBN 978-94-017-0528-8 . Arkistoitu 29. tammikuuta 2022 Wayback Machineen Ote sivulta 11 Arkistoitu 29. tammikuuta 2022 Wayback Machinessa