Hammarupplevelse

Hammarexperimentet  är ett experiment designat och utfört av Gustav Wilhelm Hammar (1935) för att testa eterdraghypotesen . Hans negativa resultat motbevisade vissa specifika modeller av eterdrag och bekräftade speciell relativitet .

Översikt

Experiment som Michelson-Morley-experimentet 1887 (och senare som Troughton-Noble- experimentet 1903 eller Trouton-Rankin-experimentet 1908) gav bevis mot teorin om ett medium för spridning av ljus, känt som det luminiferous eter ; en teori som på den tiden hade varit en etablerad del av vetenskapen i nästan hundra år. Dessa resultat utmanade det som var det centrala antagandet för samtida vetenskap vid den tiden, och ledde senare till utvecklingen av speciell relativitet .

I ett försök att förklara resultaten av Michelson-Morley-experimentet i samband med det föreslagna mediet, etern, har många nya hypoteser övervägts. Ett förslag var att istället för att passera genom en statisk och orörlig eter, kunde massiva föremål som jorden dra en del av etern med sig, vilket gör det omöjligt att upptäcka "vind". Oliver Lodge (1893-1897) var en av de första som testade denna teori med hjälp av roterande och massiva blyblock i ett experiment som försökte generera en asymmetrisk etervind. Hans tester gav inga märkbara resultat, skiljer sig från tidigare tester av den eteriska vinden [1] [2] .

På 1920 -talet upprepade Dayton Miller Michelson-Morley-experimenten. Det slutade med att han designade apparaten på ett sådant sätt att den minimerar massan i experimentets väg, genom att flyga den på toppen av en hög kulle i en byggnad gjord av lättviktsmaterial. Han gjorde mätningar som visade dygnsvarians vilket antydde upptäckten av "vind", vilket han tillskrev avsaknaden av massskapande, medan tidigare experiment hade gjorts med betydande massa runt deras fordon [3] [4] [5] [6] .

Upplev

För att testa Millers påstående utförde Hammar följande experiment med en gemensam väginterferometer 1935 [7] [8] .

Med hjälp av en halvsilverad spegel A delade han en stråle av vitt ljus i två strålar. En balk riktades på tvären in i ett tjockväggigt stålrör som slutade i blypluggar. I detta rör reflekterades strålen av spegel D och riktades i längdriktningen till en annan spegel C i den andra änden av röret. Där reflekterades den och riktades i tvärriktningen till spegel B utanför röret. Från B gick den tillbaka till A i längdriktningen. En annan stråle reste samma väg i motsatt riktning.

Ljusvägens topologi motsvarade Sagnac-interferometern med ett udda antal reflektioner. Sagnac-interferometrar har utmärkt kontrast och fransstabilitet [9] , och konfigurationen med udda reflektion är bara något mindre stabil än konfigurationen med jämn reflektion. (För ett udda antal reflektioner är de motgående strålarna omkastade i förhållande till varandra under större delen av ljusvägen, så att topologin avviker något från den strikta gemensamma banan [10] .) Den relativa immuniteten hos hans enhet mot vibrationer, mekanisk påfrestning och temperatureffekter gjorde att Hammar kunde upptäcka förskjutningar av fransar med endast 1/10 fransar, trots att interferometern användes utomhus i en öppen miljö utan temperaturkontroll.

Precis som Lodges experiment var Hammars apparat tänkt att orsaka asymmetri i vilken som helst förmodad etervind. Hammars förväntning var att med enheten riktad vinkelrätt mot etervinden, skulle de långa armarna påverkas lika mycket av etermotståndet . Om enheten är inriktad parallellt med etervinden kommer en arm att påverkas mer av etern än den andra. De förväntade fortplantningstiderna för strålar som förökar sig mot varandra beräknades av Robertson och Noonan [8] :

var  är hastigheten för den medbringade etern. Detta ger den förväntade tidsskillnaden:

Den 1 september 1934 satte Hammar upp apparaten på toppen av en hög kulle två mil söder om Moskva, Idaho , och gjorde många observationer med apparaten vriden i alla riktningar i azimut under dagsljuset den 1, 2 och 3 september. Han såg inte förskjutningen av interferenskanterna motsvarande den övre gränsen på km/s [11] . Dessa resultat anses vara bevis mot eterdraghypotesen som föreslagits av Miller [8] .

Konsekvenser av eterdraghypotesen

Eftersom det fanns olika idéer om "eterresistens" kan tolkningen av alla experiment med eterresistens göras i samband med varje version av hypotesen.

1. Frånvaron eller partiell medryckning av något föremål med massa. Forskare som Augustin Jean Fresnel och Francois Arago talade om detta . Detta motbevisades av Michelson-Morley-experimentet .
2. Fullständig förälskelse inom eller nära alla massor. Detta motbevisades av ljusets aberration , Sagnac-effekten , Oliver Lodges experiment och Hammars experiment.
3. Fullständig indragning inom eller nära endast mycket stora massor som jorden. Detta motbevisades av ljusets aberration , Michelson-Gail-Pearson-experimentet .

Anteckningar

1. ↑ Lodge, Oliver J. (1893). "Aberrationsproblem" . Royal Societys filosofiska transaktioner A . 184 : 727-804. Bibcode : 1893RSPTA.184..727L . DOI : 10.1098/rsta.1893.0015 . Arkiverad från originalet 2016-01-24 . Hämtad 2022-01-28 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp )
2. ↑ Lodge, Oliver J. (1897). "Experiment om frånvaron av mekanisk koppling mellan eter och materia". Royal Societys filosofiska transaktioner 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 (april 1922).
4. ↑ Dayton C. Miller, "Significance of Ether-drift Experiments of 1925 at Mount Wilson", Adress till presidenten, American Physical Society, Science , V63, s. 433-443 (1926). AAAS-prispapper.
5. ↑ Dayton C. Miller, "Ether-drift Experiments at Mount Wilson in February, 1926", National Academy of Sciences , Washington (april 1926) { "Protokoll från Washington-mötet 23 och 24 april 1926" , Physical Review (Series II ), V. 27, N. 6, sid. 812 (juni 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, sid. 203-242 (juli 1933).
7. ↑ G. W. Hammar (1935). "Ljusets hastighet inom ett massivt hölje". Fysisk granskning . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .
8. ↑ 1 2 3 H. P. Robertson och Thomas W. Noonan. Relativitet och kosmologi . - Philadelphia: Saunders, 1968. - P.  36-38 .
9. ↑ Sagnac-interferometern . University of Arizona College of Optical Sciences. Hämtad: 30 mars 2012. (obestämd)  (otillgänglig länk)
10. ↑ Hariharan, P. Basics of Interferometry, 2:a upplagan. - Elsevier, 2007. - P. 19. - ISBN 978-0-12-373589-8 .
11. ↑ G. W. Hammar (1935). "Ljusets hastighet inom ett massivt hölje". Fysisk granskning . 48 (5): 462&ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .