Experiența Hammar

Experimentul Hammar  este un experiment conceput și desfășurat de Gustav Wilhelm Hammar (1935) pentru a testa ipoteza tragerii eterului . Rezultatul său negativ a infirmat unele modele specifice de rezistență eterică și a confirmat relativitatea specială .

Prezentare generală

Experimente precum experimentul Michelson-Morley din 1887 (și mai târziu, cum ar fi experimentul Troughton-Noble în 1903 sau experimentul Trouton-Rankin în 1908) au oferit dovezi împotriva teoriei unui mediu pentru propagarea luminii, cunoscut sub numele de luminifer . eter ; o teorie care la acea vreme era o parte consacrată a științei de aproape o sută de ani. Aceste rezultate au contestat ceea ce era ipoteza centrală a științei contemporane la acea vreme și au condus mai târziu la dezvoltarea relativității speciale .

În încercarea de a explica rezultatele experimentului Michelson-Morley în contextul mediului propus, eterul, au fost luate în considerare multe ipoteze noi. O sugestie a fost că, în loc să treacă printr-un eter static și nemișcat, obiectele masive precum Pământul ar putea trage o parte din eter cu ele, făcând imposibilă detectarea „vântului”. Oliver Lodge (1893-1897) a fost unul dintre primii care a testat această teorie folosind blocuri de plumb rotative și masive într-un experiment care a încercat să genereze un vânt eteric asimetric. Testele sale nu au dat rezultate notabile, diferite de testele anterioare ale vântului eteric [1] [2] .

În anii 1920, Dayton Miller a repetat experimentele Michelson-Morley. El a ajuns să proiecteze aparatul în așa fel încât să minimizeze masa din calea experimentului, zburând-o pe vârful unui deal înalt într-o clădire din materiale ușoare. El a făcut măsurători care arată variația diurnă sugerând detectarea „vântului”, pe care a atribuit-o lipsei creării de masă, în timp ce experimentele anterioare au fost făcute cu o masă semnificativă în jurul vehiculului lor [3] [4] [5] [6] .

Experiență

Pentru a testa afirmația lui Miller, Hammar a efectuat următorul experiment folosind un interferometru cu cale comună în 1935 [7] [8] .

Folosind o oglindă semi-argintie A , a împărțit un fascicul de lumină albă în două fascicule. O grindă a fost îndreptată transversal într-o țeavă de oțel cu pereți groși care se termină în dopuri de plumb. În acest tub, fasciculul a fost reflectat de oglinda D și îndreptat în direcția longitudinală către o altă oglindă C la celălalt capăt al tubului. Acolo a fost reflectat și îndreptat în direcția transversală către oglinda B în afara tubului. Din B s-a întors la A pe direcția longitudinală. Un alt fascicul a parcurs același drum în direcția opusă.

Topologia căii luminii corespundea interferometrului Sagnac cu un număr impar de reflexii. Interferometrele Sagnac au contrast excelent și stabilitate marginală [9] , iar configurația cu reflexie impară este doar puțin mai puțin stabilă decât configurația cu reflexie pară. (Pentru un număr impar de reflexii, fasciculele de contra-traversare sunt inversate unele față de altele pentru cea mai mare parte a traseului luminii, astfel încât topologia se abate ușor de la calea comună strictă [10] .) Imunitatea relativă a dispozitivului său la vibrațiile, stresul mecanic și efectele temperaturii i-au permis lui Hammar să detecteze deplasările franjurilor cu doar 1/10 franjuri, în ciuda utilizării interferometrului în aer liber într-un mediu deschis, fără control al temperaturii.

La fel ca experimentul lui Lodge, aparatul lui Hammar trebuia să provoace asimetrie în orice presupus vânt eteric. Așteptările lui Hammar era ca, cu dispozitivul aliniat perpendicular pe vântul eteric, brațele lungi să fie în egală măsură afectate de rezistența eterică . Dacă dispozitivul este aliniat paralel cu vântul de eter, un braț va fi mai afectat de eter decât celălalt. Timpii de propagare așteptați pentru razele de contrapropagare au fost calculați de Robertson și Noonan [8] :

unde  este viteza eterului antrenat. Aceasta oferă diferența de timp estimată:

La 1 septembrie 1934, Hammar a instalat aparatul pe vârful unui deal înalt, la două mile sud de Moscova, Idaho , și a făcut multe observații cu aparatul întors în toate direcțiile în azimut în timpul orelor de zi pe 1, 2 și 3 septembrie. Nu a văzut deplasarea franjelor de interferență corespunzătoare limitei superioare a km/s [11] . Aceste rezultate sunt considerate dovezi împotriva ipotezei de rezistență eterică propusă de Miller [8] .

Consecințele ipotezei tragerii eterului

Deoarece au existat idei diferite de „rezistență la eter”, interpretarea tuturor experimentelor cu rezistența la eter se poate face în contextul fiecărei versiuni a ipotezei.

  1. Absența sau antrenarea parțială a oricărui obiect cu masă. Oamenii de știință precum Augustin Jean Fresnel și Francois Arago au vorbit despre acest lucru . Acest lucru a fost infirmat de experimentul Michelson-Morley .
  2. Îndrăgostire completă în sau în apropierea tuturor maselor. Acest lucru a fost infirmat de aberația luminii , efectul Sagnac , experimentele lui Oliver Lodge și experimentul lui Hammar.
  3. Antrenare completă în interiorul sau în apropierea doar a unor mase foarte mari , cum ar fi Pământul. Acest lucru a fost infirmat de aberația luminii , experimentul Michelson-Gail-Pearson .

Note

  1. Lodge, Oliver J. (1893). „Probleme de aberație” . Tranzacțiile filosofice ale Societății Regale A . 184 : 727-804. Cod biblic : 1893RSPTA.184..727L . DOI : 10.1098/rsta.1893.0015 . Arhivat din original pe 24.01.2016 . Preluat 2022-01-28 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
  2. Lodge, Oliver J. (1897). „Experimente privind absența conexiunii mecanice între eter și materie”. Tranzacțiile filosofice ale Societății Regale A . 189 : 149-166. Cod biblic : 1897RSPTA.189..149L . DOI : 10.1098/rsta.1897.0006 .
  3. ^ Dayton C. Miller, „Ether-drift Experiments at Mount Wilson Solar Observatory” , Physical Review (Seria II) , V. 19, N. 4, pp. 407-408 (apr. 1922).
  4. ^ Dayton C. Miller, „Significance of Ether-drift Experiments of 1925 at Mount Wilson”, Discursul președintelui, American Physical Society, Science , V63, pp. 433-443 (1926). Lucrarea premiului AAAS.
  5. Dayton C. Miller, „Ether-drift Experiments at Mount Wilson in February, 1926”, National Academy of Sciences , Washington (apr 1926) { „Minutes of the Washington Meeting 23 and 24 April 1926” , Physical Review (Seria II) ), V. 27, N. 6, pp. 812 (iunie 1926)}.
  6. ^ Dayton C. Miller, „The Ether-Drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of the Earth” , Rev. Mod. Fiz. , V. 5, N. 3, pp. 203-242 (iul 1933).
  7. G. W. Hammar (1935). „Viteza luminii într-o incintă masivă”. Revizuirea fizică . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .
  8. 1 2 3 H. P. Robertson și Thomas W. Noonan. Relativitate și Cosmologie . - Philadelphia : Saunders, 1968. - P.  36-38 .
  9. Interferometrul Sagnac . Universitatea din Arizona Colegiul de Științe Optice. Preluat: 30 martie 2012.  (link inaccesibil)
  10. Hariharan, P. Basics of Interferometry, ediția a 2-a. - Elsevier, 2007. - P. 19. - ISBN 978-0-12-373589-8 .
  11. G. W. Hammar (1935). „Viteza luminii într-o incintă masivă”. Revizuirea fizică . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .