Troughton-Rankin-experimentet är avsett att bekräfta och mäta Lorentz-Fitzgerald-längdkontraktionen för ett objekt enligt en referensram (enligt definitionen av den lysande etern ) och producera en mätbar effekt i objektets vilaram så att etern kommer att verka som en " vald referensram ". Experimentet utfördes först av Frederick Thomas Troughton och Alexander Oliver Rankin 1908.
Resultatet av experimentet var negativt, vilket är förenligt med relativitetsprincipen (och därmed speciell relativitet ), enligt vilken observatörer som vilar i någon tröghetsreferensram inte kan mäta sin egen translationella rörelse med instrument som vilar i just denna referensram. Därför kan längdkontraktion inte heller mätas av rörliga observatörer. Se även Tester av speciell relativitet .
Det berömda Michelson-Morley-experimentet från 1887 visade att den då accepterade teorin om etern behövde modifieras. Fitzgerald och Lorentz , oberoende av varandra, föreslog en minskning av experimentapparatens längd i rörelseriktningen (i förhållande till den lysande etern ), vilket skulle förklara det nästan nollresultatet av Michelson-Morley-experimentet. De första försöken att mäta några av konsekvenserna av denna sammandragning i en laboratorieram ( den tröghetsreferensram för en observatör som rörde sig med experimentuppställningen) gjordes i experimenten av Rayleigh och Brace (1902, 1904), även om resultatet var negativ. Men 1908 förutspådde moderna teorier om elektrodynamik, Lorentz' eterteori (nu ersatt) och speciella relativitetsteori (nu allmänt accepterad och helt utan eter) att Lorentz-Fitzgeralds längdsammandragning var omätbar i den kommande ramen eftersom dessa teorier var baserat på Lorentz-transformationen .
Frederick Thomas Troughton (efter att ha genomfört Troughton-Noble-experimentet 1903) gjorde istället beräkningar med sin egen tolkning av elektrodynamik, beräknade längdsammandragningen enligt hastigheten på experimentapparaten i det eteriska koordinatsystemet, men beräknade elektrodynamik med hjälp av Maxwells ekvationer och Ohms lag i laboratoriesystemet. Enligt Troughtons syn på elektrodynamik förutspådde beräkningarna en mätbar effekt av att förkorta längden på laboratorieramen. Tillsammans med Alexander Oliver Rankin bestämde han sig för att testa detta experiment 1908 genom att försöka mäta förändringen i resistansen hos en spole när de ändrade dess orientering till "eterhastighet" (laboratoriehastighet genom den lysande etern). Detta gjordes genom att placera fyra identiska spolar i en Wheatstone-brokonfiguration , vilket gjorde det möjligt för dem att exakt mäta varje förändring i motstånd. Kretsen roterades sedan 90 grader runt sin axel medan resistansen mättes. Eftersom sammandragningen av Lorentz-Fitzgerald-längden endast sker i rörelseriktningen, var ur "eterramens" synvinkel spolarnas längd beroende av deras vinkel med avseende på deras eterhastighet. Därför trodde Troughton och Rankin att motståndet, mätt i en vilande referensram, borde förändras när enheten roterar. Deras noggranna mätningar visade dock ingen märkbar förändring i motståndet [1] [2] .
Detta visade att om Lorentz-sammandragningen existerade, så var den inte mätbar i objektets viloram - bara teorier som innehåller den fullständiga Lorentz-transformationen , såsom speciell relativitet , är fortfarande korrekta.
| Experimentell verifiering av speciell relativitet | |
|---|---|
| Hastighet/Isotropi | |
| Lorentz invarians |
|
| Tidsutvidgning Lorentz kontraktion |
|
| Energi |
|
| Fizeau/Sagnac | |
| Alternativ | |
| Allmän |
|