Doświadczenie Ivesa-Stillwella

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Szczególna teoria względności
Sr1.svg
Zasada względności
Prędkość światła w próżni
Transformacja Lorentza
Doświadczenie Ivesa–Stilwella (1938). „promienie kanałowe” (mieszanka złożona głównie z jonów H2+ i H3+) były przyspieszane przez perforowane płytki. naładowane od 6,788 do 18,350 woltów. Wiązka oraz jej odbity obraz były jednocześnie obserwowane przy pomocy wklęsłego zwierciadła, przesuniętego o 7° w stosunku do wiązki[1]. (Na ilustracji przesunięcie to jest wyolbrzymione.)

Doświadczenie Ivesa-Stillwella – doświadczenie fizyczne, które miało na celu sprawdzenie wkładu relatywistycznej dylatacji czasu w przesunięciu dopplerowskim dla światła[1][2]. Wyniki jego były zgodne z formułą poprzecznego efektu Dopplera i był pierwszym bezpośrednim, ilościowym potwierdzeniem czynnika dylatacji czasu. Od tego czasu przeprowadzono szereg eksperymentów tego typu, ze wzrastającą precyzją. Razem z doświadczeniem Michelsona-Morleya oraz doświadczeniem Kennedy’ego-Thorndike’a, stanowi jeden z fundamentalnych testów szczególnej teorii względności[3].

Zarówno dylatacja czasu, jak i relatywistyczny efekt Dopplera, zostały przewidziane przez Alberta Einsteina w jego brzemiennej pracy z 1905 roku[4]. Einstein zasugerował następnie (1907) eksperyment, bazujący na pomiarze względnych częstotliwości odbieranego z poruszającego się względem obserwatora emitera, oraz obliczenia dodatkowego przesunięcia dopplerowskiego na skutek dylatacji czasu[5]. Efekt ten został później nazwany „poprzecznym efektem Dopplera”, gdyż z początku planowano przeprowadzać pomiar prostopadle do ruchu źródła, celem oddzielenia efektu relatywistycznego od znacznie większego podłużnego efektu Dopplera. Jednakże Herbert E. Ives oraz G.R. Stillwell (odnoszący się do dylatacji czasu jako wynikającej z teorii Lorentza i Larmora) zaniechali takiej konfiguracji. Użyli promieni w kierunkach podłużnych oraz znaleźli sposób na oddzielenie znacznie mniejszego efektu relatywistycznego. Eksperyment przeprowadzono w 1938[1], po czym był on wiele razy powtarzany (np.[2]). Przeprowadzono szereg podobnych eksperymentów o coraz większej precyzji, m.in. przez Ottinga (1939)[6] oraz zespoły Mandelberga (1962)[7] i Hasselkampa (1979)[8].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b c H.E. Ives, Stilwell, G.R. An experimental study of the rate of a moving atomic clock. „Journal of the Optical Society of America”. 28 (7), s. 215, 1938. DOI: 10.1364/JOSA.28.000215. Bibcode1938JOSA...28..215I. 
  2. a b H.E. Ives, Stilwell, G.R. An experimental study of the rate of a moving atomic clock. II. „Journal of the Optical Society of America”. 31 (5), s. 369, 1941. DOI: 10.1364/JOSA.31.000369. Bibcode1941JOSA...31..369I. 
  3. Robertson, H.P. Postulate versus Observation in the Special Theory of Relativity. „Reviews of Modern Physics”. 21 (3), s. 378–382, 1949. DOI: 10.1103/RevModPhys.21.378. Bibcode1949RvMP...21..378R. 
  4. Albert Einstein. (niem.)Zur Elektrodynamik bewegter Körper. „(niem.)Annalen der Physik”. 322 (10), s. 891–921, 1905. DOI: 10.1002/andp.19053221004. Bibcode1905AnP...322..891E.  Tłumaczenie angielskie: ‘On the Electrodynamics of Moving Bodies’.
  5. Einstein, Albert. Über die Möglichkeit einer neuen Prüfung des Relativitätsprinzips. „Annalen der Physik”. 328 (6), s. 197–198, 1907. DOI: 10.1002/andp.19073280613. Bibcode1907AnP...328..197E. 
  6. Otting, G. Der quadratische Dopplereffekt. „Physikalische Zeitschrift”. 40, s. 681–687, 1939. 
  7. Mandelberg, Hirsch I.; Witten, Louis. Experimental verification of the relativistic doppler effect. „Journal of the Optical Society of America”. 52 (5), s. 529, 1962. DOI: 10.1364/josa.52.000529. Bibcode1962JOSA...52..529M. 
  8. D. Hasselkamp, E. Mondry, A. Scharmann. Direct observation of the transversal Doppler-shift. „Zeitschrift für Physik A”. 289 (2), s. 151–155, 1979-06-01. DOI: 10.1007/BF01435932. Bibcode1979ZPhyA.289..151H.