Experimentos de Rayleigh y Brace - Experiments of Rayleigh and Brace

Los experimentos de Rayleigh y Brace (1902, 1904) tenían como objetivo mostrar si la contracción de la longitud conduce a la birrefringencia o no. Fueron algunos de los primeros experimentos ópticos que midieron el movimiento relativo de la Tierra y el éter luminífero que fueron lo suficientemente precisos para detectar magnitudes de segundo orden av / c. Los resultados fueron negativos, lo que fue de gran importancia para el desarrollo de la transformación de Lorentz y, en consecuencia, de la teoría de la relatividad . Ver también Pruebas de relatividad especial .

Los experimentos

Para explicar el resultado negativo del experimento de Michelson-Morley , George FitzGerald (1889) y Hendrik Lorentz (1892) introdujeron la hipótesis de la contracción , según la cual un cuerpo se contrae durante su movimiento a través del éter estacionario .

Lord Rayleigh (1902) interpretó esta contracción como una compresión mecánica que debería conducir a la anisotropía óptica de los materiales, por lo que los diferentes índices de refracción provocarían birrefringencia . Para medir este efecto, instaló un tubo de 76 cm de largo sobre una mesa giratoria. El tubo se cerró con vidrio en sus extremos y se llenó con bisulfuro de carbono o agua, y el líquido estaba entre dos prismas de nicol . A través del líquido, la luz (producida por una lámpara eléctrica y, lo que es más importante, por el centro de atención ) se enviaba de un lado a otro. El experimento fue lo suficientemente preciso para medir los retrasos de 1 / 6000 de media longitud de onda , es decir , del orden 1,2 × 10 −10 . Dependiendo de la dirección relativa al movimiento de la Tierra, el retardo esperado debido a la birrefringencia fue del orden de 10 −8 , lo cual estuvo dentro de la precisión del experimento. Por lo tanto, fue, además del experimento de Michelson-Morley y el experimento de Trouton-Noble , uno de los pocos experimentos mediante los cuales se pudieron detectar magnitudes de segundo orden en v / c. Sin embargo, el resultado fue completamente negativo. Rayleigh repitió los experimentos con capas de placas de vidrio (aunque con una precisión disminuida por un factor de 100) y nuevamente obtuvo un resultado negativo.

Sin embargo, esos experimentos fueron criticados por DeWitt Bristol Brace (1904). Argumentó que Rayleigh no había considerado adecuadamente las consecuencias de la contracción ( 0.5 × 10 −8 en lugar de 10 −8 ) así como del índice de refracción, por lo que los resultados no fueron concluyentes. Por lo tanto, Brace realizó experimentos de mucha mayor precisión. Empleó un aparato de 4,13 m de largo, 15 cm de ancho y 27 cm de profundidad, que estaba lleno de agua y que podía girarse (según el experimento) sobre un eje vertical u horizontal. La luz solar se dirigió al agua a través de un sistema de lentes, espejos y prismas de reflexión, y se reflejó 7 veces de modo que atravesó 28,5 m. De esta forma, un retraso del orden 7.8 × 10 −13 fue observable. Sin embargo, también Brace obtuvo un resultado negativo. Otra instalación experimental con vidrio en lugar de agua (precisión: 4,5 × 10 −11 ), tampoco arrojó signos de birrefringencia.

Brace1904.png

La ausencia de birrefringencia fue inicialmente interpretada por Brace como una refutación de la contracción de la longitud. Sin embargo, Lorentz (1904) y Joseph Larmor (1904) demostraron que cuando se mantiene la hipótesis de la contracción y se emplea la transformación de Lorentz completa ( es decir, incluida la transformación de tiempo), entonces se puede explicar el resultado negativo. Además, si el principio de relatividad se considera válido desde el principio, como en la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein (1905), entonces el resultado es bastante claro, ya que un observador en movimiento de traslación uniforme puede considerarse a sí mismo en reposo, y en consecuencia, no experimentará ningún efecto de su propio movimiento. Por lo tanto, la contracción de la longitud no es medible por un observador comovivo y debe complementarse con una dilatación del tiempo para los observadores no comovidores, lo que posteriormente también fue confirmado por el experimento de Trouton-Rankine (1908) y el experimento de Kennedy-Thorndike (1932).

Ver también

Fuentes primarias

  1. ^ Lord Rayleigh (1902). "¿El movimiento a través del éter causa doble refracción?"  . Revista filosófica . 4 : 678–683. doi : 10.1080 / 14786440209462891 .
  2. ↑ Brace, DeWitt Bristol (1904). "Sobre la doble refracción en la materia que se mueve a través del éter"  . Revista filosófica . 7 (40): 317–329. doi : 10.1080 / 14786440409463122 .
  3. ↑ Lorentz, Hendrik Antoon (1904), "Fenómenos electromagnéticos en un sistema que se mueve con cualquier velocidad menor que la de la luz"  , Actas de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos , 6 : 809-831.
  4. ↑ Larmor, Joseph (1904). "Sobre la comprobada ausencia de efectos del movimiento a través del éter, en relación con la constitución de la materia, y sobre la hipótesis de FitzGerald-Lorentz" (PDF) . Revista filosófica . 7 (42): 621–625. doi : 10.1080 / 14786440409463156 .

Fuentes secundarias

  1. ^ Laub, Jakob (1910). "Über die experimentantellen Grundlagen des Relativitätsprinzips". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 7 : 405–463.
  2. ^ Whittaker, Edmund Taylor (1910). Una historia de las teorías del éter y la electricidad (1. Ausgabe ed.). Dublín: Longman, Green and Co.