Hammarin kokemus

Hammar -koe on Gustav Wilhelm Hammarin (1935)  suunnittelema ja suorittama koe testatakseen eetterivastushypoteesia . Hänen negatiivinen tulos kumosi jotkin erityiset eetterin vetämismallit ja vahvisti erityissuhteellisuuden .

Yleiskatsaus

Kokeet, kuten Michelson-Morley-koe vuonna 1887 (ja myöhemmät, kuten Troughton-Noble- koe vuonna 1903 tai Trouton-Rankin-koe vuonna 1908), antoivat todisteita valon etenemisväliaineen teoriaa vastaan, joka tunnetaan nimellä luminiferous. eetteri ; teoria, joka oli tuolloin ollut vakiintunut osa tiedettä lähes sata vuotta. Nämä tulokset kyseenalaistivat nykytieteen keskeisen oletuksen ja johtivat myöhemmin erityissuhteellisuusteorian kehittämiseen .

Yritetään selittää Michelson-Morley-kokeen tuloksia ehdotetun väliaineen, eetterin, yhteydessä, monia uusia hypoteeseja on tarkasteltu. Yksi ehdotus oli, että sen sijaan, että ne kulkisivat staattisen ja liikkumattoman eetterin läpi, Maan kaltaiset massiiviset esineet voisivat vetää osan eetteristä mukanaan, jolloin "tuulen" havaitseminen olisi mahdotonta. Oliver Lodge (1893-1897) oli yksi ensimmäisistä, joka testasi tätä teoriaa käyttämällä pyöriviä ja massiivisia lyijykappaleita kokeessa, jossa yritettiin luoda epäsymmetristä eetterituulta. Hänen testinsä eivät antaneet havaittavia tuloksia, jotka poikkesivat aiemmista eteerisen tuulen testeistä [1] [2] .

1920-luvulla Dayton Miller toisti Michelson-Morley-kokeet. Hän päätyi suunnittelemaan laitteen siten, että se minimoi kokeen reitillä olevan massan, lentämällä sen korkean mäen päälle kevyistä materiaaleista tehdyssä rakennuksessa. Hän teki mittauksia, jotka osoittivat vuorokausivaihtelun, mikä viittaa "tuulen" havaitsemiseen, minkä hän katsoi massan luomisen puutteeksi, kun taas aikaisemmat kokeet oli tehty merkittävällä massalla heidän ajoneuvonsa ympärillä [3] [4] [5] [6] .

Kokemus

Testatakseen Millerin väitettä Hammar suoritti seuraavan kokeen käyttämällä yhteisen polun interferometriä vuonna 1935 [7] [8] .

Hän jakoi valkoisen valonsäteen kahdeksi säteeksi puoliksi hopeoidulla peilillä A. Yksi palkki suunnattiin poikittain paksuseinäiseen teräsputkeen, joka päättyi lyijytulppaan. Tässä putkessa säde heijastui peilistä D ja suunnattiin pituussuunnassa toiseen peiliin C putken toisessa päässä. Siellä se heijastui ja suunnattiin poikittaissuunnassa peiliin B putken ulkopuolella. B : stä se palasi pitkittäissuunnassa A :han. Toinen säde kulki samaa reittiä vastakkaiseen suuntaan.

Valon polun topologia vastasi Sagnacin interferometriä , jossa oli pariton määrä heijastuksia. Sagnac-interferometreillä on erinomainen kontrasti ja reunastabiilisuus [9] , ja parittoman heijastuksen konfiguraatio on vain hieman vähemmän vakaa kuin parillisen heijastuksen konfiguraatio. (Parittisella määrällä heijastuksia vastasuuntaiset säteet käännetään toistensa suhteen suurimman osan valopolusta, joten topologia poikkeaa hieman tiukasta yhteisestä polusta [10] .) Hänen laitteensa suhteellinen häiriönsieto tärinä, mekaaninen rasitus ja lämpötilavaikutukset antoivat Hammarille mahdollisuuden havaita siirtymien reunat vain 1/10 hapsoista huolimatta siitä, että interferometriä käytettiin ulkona avoimessa ympäristössä ilman lämpötilan säätöä.

Kuten Lodgen kokeessa, Hammarin laitteen oletettiin aiheuttavan epäsymmetriaa missä tahansa oletetussa eetterituulessa. Hammar odotti, että kun laite oli kohdistettu kohtisuoraan eetterituulen suhteen, eetterivastus vaikuttaisi yhtä paljon pitkiin käsivarsiin . Jos laite on suunnattu yhdensuuntaisesti eetterituulen kanssa, eetteri vaikuttaa yhteen käsivarteen enemmän kuin toiseen. Vastaetenevien säteiden odotetut etenemisajat laskivat Robertson ja Noonan [8] :

missä  on mukana kulkeutuneen eetterin nopeus. Tämä antaa odotetun aikaeron:

Syyskuun 1. päivänä 1934 Hammar pystytti laitteen korkean kukkulan huipulle kaksi mailia Moskovasta etelään Idahossa ja teki monia havaintoja laitetta käännettynä kaikkiin suuntiin atsimuutissa päivänvalon aikana 1., 2. ja 3. syyskuuta. Hän ei nähnyt km/s ylärajaa vastaavan interferenssin reunojen siirtymää [11] . Näitä tuloksia pidetään todisteina Millerin [8] ehdottamaa eetterivastushypoteesia vastaan .

Eetterivedon hypoteesin seuraukset

Koska "eetteriresistanssista" oli erilaisia ​​ajatuksia, kaikkien eetteriresistenssikokeiden tulkinta voidaan tehdä hypoteesin kunkin version yhteydessä.

1. Minkä tahansa massan omaavan esineen puuttuminen tai osittainen mukana kulkeutuminen. Tiedemiehet, kuten Augustin Jean Fresnel ja Francois Arago , puhuivat tästä . Tämän kumosi Michelson-Morley-kokeilu .
2. Täydellinen ihastuminen kaikissa massoissa tai niiden lähellä. Tämän kumosivat valon poikkeavuus , Sagnac-ilmiö , Oliver Lodgen kokeet ja Hammarin kokeilu.
3. Täydellinen mukana vain erittäin suurissa massoissa, kuten Maassa tai sen lähellä. Tämän kumosi valon poikkeama Michelson -Gail-Pearson -kokeilu .

Muistiinpanot

1. ↑ Lodge, Oliver J. (1893). "Aberraatio-ongelmat" . Royal Societyn filosofiset tapahtumat A . 184 : 727-804. Bibcode : 1893RSPTA.184..727L . DOI : 10.1098/rsta.1893.0015 . Arkistoitu alkuperäisestä 24.01.2016 . Haettu 28.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
2. ↑ Lodge, Oliver J. (1897). "Eetterin ja aineen välisen mekaanisen yhteyden puuttumista koskevat kokeet". Royal Societyn filosofiset tapahtumat A . 189 : 149-166. Bibcode : 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 (huhtikuu 1922).
4. ↑ Dayton C. Miller, "Significance of Ether-drift Experiments of 1925 at Mount Wilson", Presidentin puhe, American Physical Society, Science , V63, s. 433-443 (1926). AAAS-palkintopaperi.
5. ↑ Dayton C. Miller, "Ether-drift Experiments at Mount Wilson in helmikuu, 1926", National Academy of Sciences , Washington (huhtikuu 1926) { "Pöytäkirjat Washingtonin kokouksesta 23. ja 24. huhtikuuta 1926" , Physical Review (Series II ), V. 27, N. 6, s. 812 (kesäkuu 1926)}.
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, s. 203-242 (heinäkuu 1933).
7. ↑ G. W. Hammar (1935). "Valon nopeus massiivisessa kotelossa". Fyysinen arvostelu . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .
8. ↑ 1 2 3 H. P. Robertson ja Thomas W. Noonan. Suhteellisuusteoria ja kosmologia . - Philadelphia: Saunders, 1968. - P.  36-38 .
9. ↑ Sagnacin interferometri . Arizonan yliopiston optisten tieteiden korkeakoulu. Haettu: 30. maaliskuuta 2012. (määrätön)  (linkki, jota ei voi käyttää)
10. ↑ Hariharan, P. Interferometrian perusteet, 2. painos. - Elsevier, 2007. - S. 19. - ISBN 978-0-12-373589-8 .
11. ↑ G. W. Hammar (1935). "Valon nopeus massiivisessa kotelossa". Fyysinen arvostelu . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .