Дж. П.Седархольм, Г. Ф. Бланд, Б. Л. Хавенс, Ч. Х. Таунс. Новая экспериментальная проверка специальной теории относительности. 1958 г.

Материал из Эфирный ветер

Перейти к: навигация, поиск


Новая экспериментальная проверка специальной теории относительности. Дж. П.Седархольм, Г. Ф. Бланд, Б. Л. Хавенс, Ватсоновская лаборатория при Колумбийском университете, Нью-Йорк; Ч. Х. Таунс, отделение физики. Колумбийский университет, Нью-Йорк
New experimental test of special relativity. J.P.Cedarholm, G.F.Bland, B.LHavens, International Business Machines Watson Laboratory, Columbia University, New York; C.H.Townes, Departament of Physics, Columbia University, New York

Для проверки зависимости скорости света от скорости системы с точностью, значительно превышающей точность, полученную в экспериментах Майкельсона и Морли [1], была использована высокая стабильность частоты двух однотипных излучателей-мазеров. В терминах эфира показано, что скорость эфирного ветра должна быть меньше 1/1000 орбитальной скорости Земли.

Эксперимент, который был проведен в Ватсоновской лаборатории, включал в себя сравнение частот двух мазеров [2], направляющих излучение молекул NH3 в противоположные стороны. Мёллер проанализировал этот случай [3] и определил изменение частоты луча мазера из-за наличия эфирного ветра, предполагая, что молекулы имеют скорость ~u относительно полости, через которую они пропускаются, и что эта полость имеет скорость ~v относительно эфира. Сдвиг может быть просто получен, исходя из предположения, что если ~v равна нулю, излучение, направленное перпендикулярно к молекулярной скорости, не даст допплеровского смещения. Если полость и луч затем перемещаются со скоростью ~v сквозь эфир в направлении, параллельном ~u, излучение должно допускаться молекулами слегка вперед под углом ~\theta=\pi/2-v/c по отношению к ~u. Тогда некоторое изменение частоты вследствие допплеровского эффекта составит ~\varepsilon=u/c\cdot\cos\theta или ~uv/c^2 из-за движения через эфир, если полагать, что частотные свойства молекул не меняются вследствие такого движения.

Для горячих молекул скорость составляет 0,6 км/с, а для орбитальной скорости Земли (30 км/с) ~\varepsilon=-2\cdot 10^{-10}. Разница в частотах из-за указанного эффекта двух мазеров с противоположно направленными излучениями составит ~2\varepsilon\nu или около 10 кГц для ~\nu, равной 23870 мГц, соответствующей молекулам NH3.

Хотя ~uv/c^2 есть величина второго порядка в скоростях, оно является величиной первого порядка для скорости полости или лаборатории относительно эфира. В данном эксперименте измерен полный эффект со значительно меньшей частичной погрешностью, которую вносит особенно малый верхний предел в ~v из-за того, что эта величина входит в первый порядок, чем во втором порядке эксперимента Майкельсона — Морли. Некоторые подобные условия могли бы встретиться в этом эксперименте, если бы использованный интерферометр перемещался в плоскости со скоростью ~u, а интерференционные линии получались от двух лучей, направленных противоположно.

Два мазерных излучателя с противоположно направленными лучами были смонтированы совместно с необходимым вспомогательным оборудованием на раме, которая могла вращаться вокруг вертикальной оси. Биение частот двух генераторов составляло около 20 кГц и непрерывно регистрировалось. Приблизительно после одной минуты регистрации излучения мазеров, оси которых ориентировались в восточно-западном направлении, аппарат поворачивался на 180° и биение частот регистрировалось в новом направлении.

Изменение биения частоты из-за наличия эфирного ветра должно составлять ~4\varepsilon\nu, или около 20 кГц. За время около 20 мин. было проделано 16 таких сравнений. Это повторялось каждый час в течение временного интервала более 12 ч. так, чтобы вращением Земли охватить плоскость восточно-западного направления.

Относительное изменение частоты двух генераторов около 1 кГц было обнаружено при их поворотах на 180°. Это изменение в значительной степени является следствием влияния магнитного поля Земли и других местных магнитных полей, от которых не было достаточной защиты.

Рис. 20.1. Суточные вариации изменений относительной частоты из-за поворота двух аммониевых мазеров через 180°. Лучи двух мазеров направлены в противоположные стороны. Изменения около 1,08 Гц в основном вызваны местными магнитными полями. Максимальное отклонение от этого значения в течение суток составляет 1/50 Гц. Длины линий приблизительно указывают значения погрешностей, вычисленных из флуктуации 16 измерений в каждой точке

Важным результатом оказалось то, что это изменение не зависело от времени суток (или ориентации Земли), как показано на рис. 20.1.

Первые серии измерений были выполнены в будний день, когда местные магнитные поля и электрическое напряжение в линиях изменялись. В течение суток были выявлены некоторые систематические вариации измеряемого эффекта в пределах ±1/20 Гц. Вторые серии измерений в субботу, когда местные возмущения были наименьшими, показали вариации частоты не больше ±1/50 Гц, как показано на рис.20.1, и даже они оказались случайными и не коррелировались со временем или с ориентацией Земли. Это в точности соответствует стабильности частот мазеров в 1/1012.

Результаты показали, что член ~uv/c^2 должен быть меньше в 1000 раз, чем то, что должно было бы быть при наличии скорости ~v, равной орбитальной скорости Земли. Это значит, что относительная скорость эфира в плоскости, перпендикулярной к земной оси, должна быть меньше 1/30 км/с. Результаты же экспериментов Майкельсона — Морли не соответствуют скорости эфирного ветра в 8 км/с, о которой докладывал Миллер [4], и ближе к верхнему пределу, равному 1,5 км/с, полученному в экспериментах Джуса [5]. Конечно, основное преимущество поставленного нами эксперимента заключается в наличии в нем первого порядка, дающего значительно большую зависимость от ~v, чем второй порядок.

Те, кто всегда убеждены в корректности специальной теории относительности или кто не желает рассматривать эфирную модель, должны были бы отметить, что постулаты специальной теории относительности не обязательно несовместимы с существованием смещения частот в вышеуказанном эксперименте или с анизотропией пространства. Это может быть результатом существования внешней по отношению к Земле материи, которая распределена неравномерно или которая не движется со скоростью Земли.

Предварительные результаты, изложенные здесь, получены 20 сентября 1958 г. Ожидается, что эксперименты будут продолжены далее и что добавочные измерения будут сделаны в другое время года.

[править] Список литературы

  1. A.A.Michelson, E.W.Morley // Am.J.Sci. 1887. Vol. 34. Р.333.
  2. Gordon, Zeiger, Townes // Phys. Rev. 1955. Vol.29. P. 1264
  3. Moller C. // Suppl Nuovo cimento. 1957. Vol.6. P.381.
  4. Miller D.C. // Revs. Modern Phys. 1933. Vol.5. P.203.; Shankland, McCuskey, Leone, Kuerti // Revs. Modern Phys. 1955. Voi.27. P. 167.
  5. Joos G. // Ann. Physik. 1930. Vol.7. P.385.

Phys. Rev. Letter. 1958. Vol 1, № 9. P.342-349.


Из сборника «Эфирный ветер». Сб. статей/Под ред. — В.А.Ацюковского. — М.: Энергоатомиздат, 1993. — 288 с. — ISBN 5-283-04990-6; М.: Энергоатомиздат, 2011. 419 с. ISBN 978-5-283-03319-8 - Скачать в формате PDF 33,8 Мб.

Эфирный ветер. ПредисловиеДж.К.Максвелл, 1877Дж.К.Максвелл, 1879А.Майкельсон, 1881А.А.Майкельсон, Э.В.Морли, 1887Э.В.Морли и Д.К.Миллер, Лорду Кельвину, 1904Э.В.Морли, Д.К.Миллер, 1905А.Эйнштейн об эфиреА.А.Майкельсон, 1925А.А.Майкельсон, Генри Г.Гель, при участии Ф.Пирсона, 1925Д.К.Миллер, 1925А.К.Тимирязев, 1926Д.К.Миллер, 1926А.К.Тимирязев, 1927Рой Дж. Кеннеди, 1926К. К. Иллингворт, 1927 • Конференция в обсерватории Маунт Вилсон, г. Пасадена, Калифорния, 4 и 5 февраля 1927 г. (Введение 1 2 3 4 5 6 7 8) • Е.Стаэль, 1926А.Пиккар, Е.Стаэль, 1927А.А.Майкельсон, Ф.Г.Пис и Ф.Пирсон, 1929Ф.Г.Пис, 1930 • Д.К.Миллер, 1933 (Часть 1 Часть 2) • Г.Йоос, Д.К.Миллер, 1934Дж.П.Седархольм и др., 1958Дж.П.Седархольм, Ч.Х.Таунс, 1959Ю.М.Галаев, 2011Е.И.Штырков, 2007В.А.Ацюковский. Эфирный ветер: проблема, ошибки, задачиПараметры эфира в околоземном пространстве

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Сборник «Эфирный ветер»
Инструменты