Hammar zkušenosti

Experiment Hammar  je experiment navržený a provedený Gustavem Wilhelmem Hammarem (1935) k testování hypotézy odporu éteru . Jeho negativní výsledek vyvrátil některé specifické modely odporu éteru a potvrdil speciální teorii relativity .

Přehled

Experimenty jako Michelson-Morley experiment v roce 1887 (a pozdější experimenty jako Troughton-Noble experiment v roce 1903 nebo Trouton-Rankin experiment v roce 1908) poskytly důkazy proti teorii média pro šíření světla, známého jako luminiferous . ether ; teorie, která v té době byla již téměř sto let zavedenou součástí vědy. Tyto výsledky zpochybnily to, co bylo ústředním předpokladem tehdejší vědy, a později vedly k rozvoji speciální teorie relativity .

Ve snaze vysvětlit výsledky Michelson-Morleyho experimentu v kontextu navrhovaného média, éteru, bylo zvažováno mnoho nových hypotéz. Jedním z návrhů bylo, že namísto průchodu statickým a nehybným éterem by masivní objekty, jako je Země, mohly táhnout část éteru s sebou, což znemožnilo detekovat „vítr“. Oliver Lodge (1893-1897) byl jedním z prvních, kdo otestoval tuto teorii pomocí rotujících a masivních olověných bloků v experimentu, který se pokusil vytvořit asymetrický éterový vítr. Jeho testy nepřinesly znatelné výsledky, odlišné od předchozích testů éterického větru [1] [2] .

Ve dvacátých letech 20. století Dayton Miller zopakoval Michelson-Morleyovy experimenty. Nakonec navrhl zařízení takovým způsobem, aby minimalizoval hmotnost v cestě experimentu, a letěl s ním na vrcholu vysokého kopce v budově vyrobené z lehkých materiálů. Provedl měření ukazující denní odchylku naznačující detekci „větru“, kterou přisuzoval nedostatku tvorby hmoty, zatímco předchozí experimenty byly provedeny s významnou hmotou kolem jejich vozidla [3] [4] [5] [6] .

Zkušenosti

Aby otestoval Millerovo tvrzení, provedl Hammar v roce 1935 následující experiment s použitím běžného interferometru [7] [8] .

Pomocí napůl postříbřeného zrcadla A rozdělil paprsek bílého světla na dva paprsky. Jeden nosník směřoval příčně do silnostěnné ocelové trubky zakončené olověnými zátkami. V této trubici byl paprsek odražen zrcadlem D a směrován v podélném směru do dalšího zrcadla C na druhém konci trubice. Tam byl odražen a nasměrován v příčném směru k zrcadlu B mimo tubus. Z B se vrátila do A v podélném směru. Další paprsek cestoval stejnou dráhou v opačném směru.

Topologie světelné dráhy odpovídala Sagnacovu interferometru s lichým počtem odrazů. Sagnacovy interferometry mají vynikající kontrast a stabilitu proužků [9] a konfigurace s lichým odrazem je jen o něco méně stabilní než konfigurace se sudým odrazem. (Pro lichý počet odrazů jsou protilehlé paprsky vůči sobě po většinu světelné dráhy obráceny, takže topologie se mírně odchyluje od striktní společné cesty [10] .) Relativní odolnost jeho zařízení vůči vibrace, mechanické namáhání a teplotní vlivy umožnily Hammaru detekovat proužky posunutí pouze o 1/10 proužků, a to navzdory použití interferometru venku v otevřeném prostředí bez regulace teploty.

Stejně jako Lodgeův experiment měl Hammarův přístroj způsobit asymetrii v jakémkoli domnělém éterovém větru. Hammar očekával, že se zařízením nasměrovaným kolmo k éterovému větru budou dlouhá ramena stejně ovlivněna éterovým odporem . Pokud je zařízení zarovnáno rovnoběžně s éterovým větrem, bude jedno rameno ovlivněno éterem více než druhé. Očekávané doby šíření paprsků proti se šířících se vypočítali Robertson a Noonan [8] :

kde  je rychlost unášeného éteru. To dává očekávaný časový rozdíl:

1. září 1934 Hammar postavil přístroj na vrcholu vysokého kopce dvě míle jižně od Moskvy, Idaho , a provedl mnoho pozorování s přístrojem otočeným do všech směrů v azimutu během denních hodin 1., 2. a 3. září. Neviděl posun interferenčních proužků odpovídající horní hranici km/s [11] . Tyto výsledky jsou považovány za důkaz proti hypotéze odporu éteru navržené Millerem [8] .

Důsledky hypotézy odporu éteru

Vzhledem k tomu, že existovaly různé představy o „odolnosti éteru“, lze interpretaci všech experimentů s odporem éteru provést v kontextu každé verze hypotézy.

1. Absence nebo částečné strhávání jakéhokoli předmětu s hmotou. Hovořili o tom vědci jako Augustin Jean Fresnel a Francois Arago . Toto bylo vyvráceno Michelson-Morley experimentem .
2. Úplné pobláznění ve všech masách nebo v jejich blízkosti. Toto bylo vyvráceno aberací světla , Sagnac efektem , experimenty Olivera Lodgea a Hammarovým experimentem.
3. Kompletní strhávání uvnitř nebo v blízkosti pouze velmi velkých hmot, jako je Země. Toto bylo vyvráceno aberací světla , Michelson-Gail-Pearson experiment .

Poznámky

1. ↑ Lodge, Oliver J. (1893). "Problémy s aberací" . Filosofické transakce královské společnosti A . 184 : 727-804. Bibcode : 1893RSPTA.184..727L . DOI : 10.1098/rsta.1893.0015 . Archivováno z originálu 2016-01-24 . Získáno 28. 1. 2022 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
2. ↑ Lodge, Oliver J. (1897). „Experimenty na absenci mechanického spojení mezi éterem a hmotou“. Filosofické transakce královské společnosti 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 (duben 1922).
4. ↑ Dayton C. Miller, „Significance of Ether-drift Experiments of 1925 at Mount Wilson“, Address of President, American Physical Society, Science , V63, str. 433-443 (1926). Papír ceny AAAS.
5. ↑ Dayton C. Miller, "Experimenty s unášením etheru na Mount Wilson v únoru 1926", Národní akademie věd , Washington (duben 1926) { "Zápis z washingtonského setkání 23. a 24. dubna 1926" , Physical Review (Series II ), V. 27, N. 6, str. 812 (červen 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, pp. 203-242 (červenec 1933).
7. ↑ G. W. Hammar (1935). „Rychlost světla v masivním krytu“ . Fyzický přehled . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .
8. ↑ 1 2 3 H. P. Robertson a Thomas W. Noonan. Relativita a kosmologie . - Philadelphia: Saunders, 1968. - S.  36-38 .
9. ↑ Sagnacův interferometr . Vysoká škola optických věd University of Arizona. Staženo: 30. března 2012. (neurčitý)  (nepřístupný odkaz)
10. ↑ Hariharan, P. Základy interferometrie, 2. vydání. - Elsevier, 2007. - S. 19. - ISBN 978-0-12-373589-8 .
11. ↑ G. W. Hammar (1935). „Rychlost světla v masivním krytu“ . Fyzický přehled . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .