Experimento de Hammar - Hammar experiment

El experimento de Hammar fue un experimento diseñado y realizado por Gustaf Wilhelm Hammar (1935) para probar la hipótesis del arrastre de éter . Su resultado negativo refutó algunos modelos específicos de arrastre de éter y confirmó la relatividad especial .

Visión general

Experimentos como el experimento de Michelson-Morley de 1887 (y más tarde otros experimentos como el experimento de Trouton-Noble en 1903 o el experimento de Trouton-Rankine en 1908), presentaron evidencia en contra de la teoría de un medio para la propagación de la luz conocido como el éter luminífero ; una teoría que había sido una parte establecida de la ciencia durante casi cien años en ese momento. Estos resultados arrojan dudas sobre lo que entonces era un supuesto muy central de la ciencia moderna y más tarde condujo al desarrollo de la relatividad especial .

En un intento de explicar los resultados del experimento de Michelson-Morley en el contexto del medio supuesto, el éter, se examinaron muchas hipótesis nuevas. Una de las propuestas fue que en lugar de pasar por un éter estático e inmóvil, los objetos masivos como la Tierra pueden arrastrar algo del éter consigo, haciendo imposible detectar un "viento". Oliver Lodge (1893-1897) fue uno de los primeros en realizar una prueba de esta teoría mediante el uso de bloques de plomo rotativos y masivos en un experimento que intentó provocar un viento de éter asimétrico. Sus pruebas no arrojaron resultados apreciables que difieran de las pruebas anteriores para el viento de éter.

En la década de 1920, Dayton Miller realizó repeticiones de los experimentos de Michelson-Morley. Finalmente, construyó un aparato de tal manera que minimizara la masa a lo largo del camino del experimento, llevándolo a cabo en la cima de una colina alta en un edificio que estaba hecho de materiales livianos. Produjo mediciones que mostraban una variación diurna, lo que sugiere la detección del "viento", que atribuyó a la falta de formación de masa, mientras que los experimentos anteriores se llevaron a cabo con una masa considerable alrededor de su aparato.

El experimento

Para probar la afirmación de Miller, Hammar realizó el siguiente experimento utilizando un interferómetro de ruta común en 1935.

Utilizando un espejo A medio plateado, dividió un rayo de luz blanca en dos medios rayos. Se envió un medio rayo en dirección transversal a una tubería de acero de paredes gruesas terminada con tapones de plomo. En esta tubería, el rayo fue reflejado por el espejo D y enviado en la dirección longitudinal a otro espejo C en el otro extremo de la tubería. Allí se reflejó y se envió en dirección transversal a un espejo B fuera de la tubería. Desde B viajó de regreso a A en la dirección longitudinal. El otro medio rayo recorrió el mismo camino en la dirección opuesta.

La topología de la trayectoria de la luz era la de un interferómetro de Sagnac con un número impar de reflejos. Los interferómetros Sagnac ofrecen un excelente contraste y estabilidad de franjas, y la configuración con un número impar de reflejos es solo un poco menos estable que la configuración con un número par de reflejos. (Con un número impar de reflejos, los haces que se desplazan en sentido opuesto se invierten lateralmente entre sí en la mayor parte de la trayectoria de la luz, de modo que la topología se desvía ligeramente de la trayectoria común estricta). La inmunidad relativa de su aparato a la vibración, la tensión mecánica y los efectos de la temperatura, permitieron a Hammar detectar desplazamientos de franjas tan pequeñas como 1/10 de franjas, a pesar de usar el interferómetro al aire libre en un ambiente abierto sin control de temperatura.

Similar al experimento de Lodge, el aparato de Hammar debería haber causado una asimetría en cualquier viento de éter propuesto. La expectativa de Hammar de los resultados era que: Con el aparato alineado perpendicularmente al viento del éter, ambos brazos largos se verían igualmente afectados por el arrastre del éter . Con el aparato alineado en paralelo al viento de éter, un brazo se vería más afectado por el arrastre de éter que el otro. Robertson / Noonan proporcionó los siguientes tiempos de propagación esperados para los rayos contrapropagantes :

${\ Displaystyle t_ {1} = {\ frac {AB} {c + v}} + {\ frac {BC + DA} {\ sqrt {c ^ {2} -v ^ {2}}}} + {\ frac {CD} {c-v + \ Delta v}}}$

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

donde es la velocidad del éter arrastrado. Esto da una diferencia de tiempo esperada: ${\ Displaystyle \ Delta v}$

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

El 1 de septiembre de 1934, Hammar instaló el aparato en la cima de una colina alta a dos millas al sur de Moscú, Idaho , e hizo muchas observaciones con el aparato girado en todas las direcciones del acimut durante las horas diurnas del 1, 2 y 2 de septiembre. 3. No vio ningún desplazamiento de las franjas de interferencia, correspondientes a un límite superior de km / s. Estos resultados se consideran una prueba contra la hipótesis del arrastre de éter tal como fue propuesta por Miller. ${\ Displaystyle \ Delta v <0.074}$

Consecuencias de la hipótesis del arrastre de éter

Debido a que existían diferentes ideas de "arrastre de éter", la interpretación de todos los experimentos de arrastre de éter se puede hacer en el contexto de cada versión de la hipótesis.

1. Arrastre parcial o nulo por cualquier objeto con masa. Esto fue discutido por científicos como Augustin-Jean Fresnel y François Arago . Fue refutado por el experimento de Michelson-Morley .
2. Arrastre completo dentro o cerca de todas las masas. 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 solo masas muy grandes como la Tierra. Fue refutado por la aberración de la luz , experimento de Michelson-Gale-Pearson .

Referencias