Experiencia Hammar

El experimento de Hammar  es un experimento diseñado y llevado a cabo por Gustav Wilhelm Hammar (1935) para probar la hipótesis del arrastre del éter . Su resultado negativo refutó algunos modelos específicos de arrastre del éter y confirmó la relatividad especial .

Resumen

Experimentos como el de Michelson-Morley en 1887 (y posteriores como el de Troughton-Noble en 1903 o el de Trouton-Rankin en 1908) proporcionaron evidencia en contra de la teoría de un medio para la propagación de la luz, conocido como medio luminífero . éter ; una teoría que en ese momento había sido una parte establecida de la ciencia durante casi cien años. Estos resultados desafiaron lo que era el supuesto central de la ciencia contemporánea en ese momento y más tarde condujeron al desarrollo de la relatividad especial .

En un intento de explicar los resultados del experimento de Michelson-Morley en el contexto del medio propuesto, el éter, se han considerado muchas hipótesis nuevas. Una sugerencia fue que en lugar de pasar a través de un éter estático e inmóvil, los objetos masivos como la Tierra podrían arrastrar parte del éter con ellos, haciendo imposible detectar el "viento". Oliver Lodge (1893-1897) fue uno de los primeros en probar esta teoría utilizando bloques de plomo giratorios y masivos en un experimento que intentaba generar un viento de éter asimétrico. Sus pruebas no dieron resultados notables, a diferencia de las pruebas anteriores del viento etéreo [1] [2] .

En la década de 1920, Dayton Miller repitió los experimentos de Michelson-Morley. Terminó diseñando el aparato de tal manera que minimizara la masa en el camino del experimento, haciéndolo volar en la cima de una colina alta en un edificio hecho de materiales livianos. Hizo mediciones que mostraban una variación diurna que sugería la detección de "viento", que atribuía a la falta de creación de masa, mientras que los experimentos anteriores se habían realizado con una masa significativa alrededor de su vehículo [3] [4] [5] [6] .

Experiencia

Para probar la afirmación de Miller, Hammar realizó el siguiente experimento utilizando un interferómetro de camino común en 1935 [7] [8] .

Usando un espejo medio plateado A , dividió un haz de luz blanca en dos haces. Un haz se dirigió transversalmente a un tubo de acero de paredes gruesas que terminaba en tapones de plomo. En este tubo, el haz era reflejado por el espejo D y dirigido en dirección longitudinal a otro espejo C en el otro extremo del tubo. Allí se reflejaba y se dirigía en dirección transversal al espejo B fuera del tubo. De B ​​volvió a A en dirección longitudinal. Otro rayo recorrió el mismo camino en la dirección opuesta.

La topología del camino de la luz correspondía al interferómetro de Sagnac con un número impar de reflexiones. Los interferómetros de Sagnac tienen un contraste excelente y una estabilidad marginal [9] , y la configuración de reflexión impar es solo un poco menos estable que la configuración de reflexión par. (Para un número impar de reflexiones, los haces que atraviesan en sentido contrario se invierten entre sí durante la mayor parte del camino de la luz, de modo que la topología se desvía ligeramente del camino común estricto [10] .) La inmunidad relativa de este dispositivo a La vibración, el estrés mecánico y los efectos de la temperatura permitieron a Hammar detectar franjas de desplazamiento de solo 1/10 de franjas, a pesar de usar el interferómetro al aire libre en un entorno abierto sin control de temperatura.

Al igual que el experimento de Lodge, se suponía que el aparato de Hammar causaba asimetría en cualquier supuesto viento de éter. La expectativa de Hammar era que con el dispositivo alineado perpendicularmente al viento del éter, los brazos largos se verían igualmente afectados por el arrastre del éter . Si el dispositivo está alineado paralelo al viento de éter, un brazo se verá más afectado por el éter que el otro. Los tiempos de propagación esperados para los rayos contrapropagantes fueron calculados por Robertson y Noonan [8] :

donde  es la velocidad del éter arrastrado. Esto da la diferencia horaria esperada:

El 1 de septiembre de 1934, Hammar instaló el aparato en la cima de una colina alta dos millas al sur de Moscú, Idaho , e hizo muchas observaciones con el aparato girado en todas las direcciones en azimut durante las horas del día el 1, 2 y 3 de septiembre. No vio el desplazamiento de las franjas de interferencia correspondientes al límite superior de km/s [11] . Estos resultados se consideran evidencia en contra de la hipótesis de arrastre del éter propuesta por Miller [8] .

Consecuencias de la hipótesis del arrastre del éter

Dado que había diferentes ideas de "resistencia al éter", la interpretación de todos los experimentos con resistencia al éter se puede hacer en el contexto de cada versión de la hipótesis.

1. La ausencia o arrastre parcial de cualquier objeto con masa. Científicos como Augustin Jean Fresnel y Francois Arago se pronunciaron al respecto . Esto fue refutado por el experimento de Michelson-Morley .
2. Enamoramiento completo dentro o cerca de todas las masas. Esto fue refutado por la aberración de la luz , el efecto Sagnac , los experimentos de Oliver Lodge y el experimento de Hammar.
3. Arrastre completo dentro o cerca de masas muy grandes como la Tierra. Esto fue refutado por la aberración de la luz , el experimento de Michelson-Gail-Pearson .

Notas

1. ↑ Logia, Oliver J. (1893). "Problemas de aberración" . Transacciones filosóficas de la Royal Society A . 184 : 727-804. Código Bib : 1893RSPTA.184..727L . DOI : 10.1098/rsta.1893.0015 . Archivado desde el original el 24 de enero de 2016 . Consultado el 28-01-2022 . Parámetro obsoleto utilizado |deadlink=( ayuda )
2. ↑ Logia, Oliver J. (1897). “Experimentos sobre la Ausencia de Conexión Mecánica entre el Éter y la Materia”. Transacciones filosóficas de la Royal Society A . 189 : 149-166. Código Bib : 1897RSPTA.189..149L . DOI : 10.1098/rsta.1897.0006 .
3. ↑ Dayton C. Miller, "Ether-drift Experiments at Mount Wilson Solar Observatory" , Physical Review (Serie II) , V. 19, N. 4, págs. 407-408 (abril de 1922).
4. ↑ Dayton C. Miller, "Significance of Ether-drift Experiments of 1925 at Mount Wilson", Discurso del presidente, American Physical Society, Science , V63, págs. 433-443 (1926). Artículo del Premio AAAS.
5. ↑ Dayton C. Miller, "Ether-drift Experiments at Mount Wilson in February, 1926", National Academy of Sciences , Washington (abril de 1926) { "Actas de la reunión de Washington del 23 y 24 de abril de 1926" , Physical Review (Serie II ), V. 27, N. 6, págs. 812 (junio de 1926)}.
6. ↑ Dayton C. Miller, "El experimento de la deriva del éter y la determinación del movimiento absoluto de la Tierra" , Rev. Modificación. física , V. 5, N. 3, págs. 203-242 (julio de 1933).
7. ↑ G. W. Hammar (1935). "La velocidad de la luz dentro de un recinto masivo". Revisión física . 48 (5): 462 y ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .
8. ↑ 1 2 3 HP Robertson y Thomas W. Noonan. Relatividad y Cosmología . - Filadelfia: Saunders, 1968. - P.  36-38 .
9. ↑ El interferómetro de Sagnac . Facultad de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona. Recuperado: 30 de marzo de 2012. (indefinido)  (enlace inaccesible)
10. ↑ Hariharan, P. Conceptos básicos de interferometría, 2.ª edición. - Elsevier, 2007. - Pág. 19. - ISBN 978-0-12-373589-8 .
11. ↑ G. W. Hammar (1935). "La velocidad de la luz dentro de un recinto masivo". Revisión física . 48 (5): 462 y ndash, 463. Bibcode : 1935PhRv...48..462H . DOI : 10.1103/PhysRev.48.462.2 .