Experiment de Hammar

El experiment de Hammar és un ensaig interferométric dissenyat i realisat per Gustaf Wilhelm Hammar (1935) per a provar la hipòtesis de l'arrastre de l'éter. El seu resultat negatiu refutó alguns models concrets de l'arrastre de l'éter, confirmant la teoria de la relativitat especial.

Visió general

Experiments com el de Michelson-Morley de 1887 (i més vesprada atres experiments com el de Trouton–Noble en 1903 o el de Trouton-Rankine en 1908), presentaven evidències contra la teoria d'un mig per a la propagació la llum, conegut com l'éter luminifero; una teoria establida com a part de la ciència durant casi cent anys. Estos resultats varen suscitar dubtes sobre lo que llavors era una suposició central de la ciència moderna, i més vesprada varen orientar el desenroll de la relativitat especial. En un intent d'explicar els resultats de l'experiment de Michelson–Morley en el context de la suposta existència de l'éter, moltes de les noves hipòtesis varen ser examinades. Una de les propostes era que en volta travessar un éter estàtic i inamovible, els objectes massius en la superfície de la Terra podien arrastrar l'éter junt en ells, fent impossible detectar el "vent d'éter". Oliver Lodge (1893-1897) va ser un dels primers en idear una prova d'esta teoria utilisant sistemes rotatius i blocs de plom massius en un experiment que intentava causar un vent d'éter per asimetria. La seua prova no va proporcionar cap resultat apreciablement distint respecte a proves anteriors sobre el vent d'éter.

En la década de 1920, Dayton Miller va realisar repeticions dels experiments de Michelson–Morley, que presuntament havien donat un resultat positiu. Aixina i tot, varis experiments realisats per atres científics posteriorment varen donar resultats negatius. Miller pensava que açò era pel confinament de l'éter, perque els atres experiments utilisaven equipament fortament tancat. Per a comprovar l'hipòtesis de Miller, Hammar va idear en 1935 l'experiment següent, que utilisa un interferómetro de trayecte comú.

L'experiment

Archiu:Hammar experiment.svg

Utilisant un espill semiplateado en A, es dividix un fes de llum blanca en dos rajos. El primer és enviat en direcció travessera a un tubo d'acer forrat de plom. En este tubo, el raig és reflectit per l'espill D i enviat a l'espill C, en l'atre costat del tubo. Allí és reflectit i enviat en la direcció travessera a un espill B, exterior al tubo. Des de B viaja cap a arrere fins a A en direcció llongitudinal. L'atre raig fa el mateix camí pero en la direcció oposta.

La topologia del trayecte de la llum era la d'un interferómetro de Sagnac en un número impar de reflexions. Esta disposició oferix patrons d'interferència d'excelents estabilitat i contrast, i la configuració en un número impar de reflexions és solament llaugerament menys estable que la configuració en un número par (en un número impar de reflexions, els rajos oposts en moviment són lateralment invertits i superposts sobre l'un atre la major part del trayecte, de modo que la topologia deu desviar-se llaugerament del camí comú estricte.) L'immunitat relativa del seu aparat a les vibracions, temperatura i efectes de les tensions mecàniques, va permetre a Hammar detectar desplaçaments de fins a 1/10 de llínea en el patró d'interferència, a pesar d'utilisar l'interferómetro a l'aire lliure en un entorn obert i sense control de la temperatura.

Similar a l'experiment de Lodge, l'aparat de Hammar tindria que haver causat una asimetria en qualsevol supòsit de vent d'éter. Per a Hammar, l'expectativa dels resultats era que en l'aparat alineat perpendicularment al vent d'éter, abdós braços llarcs serien igualment afectats per l'arrastre de l'éter. En l'aparat alineat paralel al vent d'éter, un braç seria més afectat pel desplaçament de l'éter que l'atre. Els següents temps de propagació esperats per als rajos propagats varen ser calculats per Robertson/Noonan:

$t_1=\frac{AB}{c+v}+\frac{BC+DA}{\sqrt{c^2-v^2}}+\frac{CD}{c-v+\Delta v}$

$t_2=\frac{AB}{c-v}+\frac{BC+DA}{\sqrt{c^2-v^2}}+\frac{CD}{c+v-\Delta v}$

On$\Delta v$ és la velocitat d'arrastre de l'éter. Açò dona una diferència de temps esperada:

$\Delta t\simeq \frac{2l\Delta v}{c^2}$

L'1 de setembre de 1934, Hammar va instalar l'aparat en la part alta d'un cerro dos milles al sur de Moscow, Idaho, i va fer numeroses observacions en el dispositiu girat en totes les direccions de l'azimut durant les hores de llum dels dies 1, 2, i 3 de setembre. No va observar cap canvi en els patrons d'interferència, corresponent a un llímit superior a $\Delta v<0.074$ km/s. Estos resultats varen ser considerats com una prova contra l'hipòtesis de l'arrastre de l'éter proposta per Miller.

Vore també

• Experiment de Fizeau