Experiência de Hammar - Hammar experiment

O experimento Hammar foi desenhado e conduzido por Gustaf Wilhelm Hammar (1935) para testar a hipótese do arrasto do éter . Seu resultado negativo refutou alguns modelos específicos de arrasto de éter e confirmou a relatividade especial .

Visão geral

Experimentos como o experimento Michelson-Morley de 1887 (e mais tarde outros experimentos, como o experimento Trouton-Noble em 1903 ou o experimento Trouton-Rankine em 1908), apresentaram evidências contra a teoria de um meio de propagação de luz conhecido como éter luminífero ; uma teoria que tinha sido uma parte estabelecida da ciência por quase cem anos na época. Esses resultados lançaram dúvidas sobre o que era então um pressuposto muito central da ciência moderna e, mais tarde, levou ao desenvolvimento da relatividade especial .

Na tentativa de explicar os resultados do experimento de Michelson-Morley no contexto do meio assumido, éter, muitas novas hipóteses foram examinadas. Uma das propostas era que, em vez de passar por um éter estático e imóvel, objetos massivos como a Terra podem arrastar parte do éter com eles, tornando impossível detectar um "vento". Oliver Lodge (1893-1897) foi um dos primeiros a realizar um teste dessa teoria usando blocos de chumbo massivos e rotativos em um experimento que tentou causar um vento de éter assimétrico. Seus testes não produziram resultados apreciáveis, diferindo dos testes anteriores para o vento de éter.

Na década de 1920, Dayton Miller conduziu repetições dos experimentos de Michelson-Morley. Ele acabou construindo um aparato de forma a minimizar a massa ao longo do caminho do experimento, conduzindo-o no pico de uma colina alta em um edifício feito de materiais leves. Ele produziu medições mostrando uma variação diurna, sugerindo a detecção do "vento", que ele atribuiu à falta de produção de massa enquanto experimentos anteriores eram realizados com massa considerável ao redor de seu aparato.

O experimento

Para testar a afirmação de Miller, Hammar conduziu o seguinte experimento usando um interferômetro de caminho comum em 1935.

Usando um espelho A meio prateado, ele dividiu um raio de luz branca em dois meio-raios. Um meio-raio foi enviado na direção transversal em um tubo de aço de paredes pesadas terminado com plugues de chumbo. Neste tubo, o raio foi refletido pelo espelho D e enviado na direção longitudinal para outro espelho C na outra extremidade do tubo. Lá, ele foi refletido e enviado na direção transversal para um espelho B fora do tubo. De B, ele voltou para A na direção longitudinal. O outro meio-raio percorreu o mesmo caminho na direção oposta.

A topologia do caminho da luz era a de um interferômetro Sagnac com um número ímpar de reflexões. Os interferômetros Sagnac oferecem excelente contraste e estabilidade de franja, e a configuração com um número ímpar de reflexos é apenas ligeiramente menos estável do que a configuração com um número par de reflexos. (Com um número ímpar de reflexões, os feixes que se deslocam opostamente são invertidos lateralmente em relação uns aos outros na maior parte do caminho de luz, de modo que a topologia se desvia ligeiramente do caminho comum estrito.) A imunidade relativa de seu aparelho à vibração, estresse mecânico e os efeitos da temperatura, permitiram a Hammar detectar deslocamentos de franja de até 1/10 de uma franja, apesar de usar o interferômetro ao ar livre em um ambiente aberto sem controle de temperatura.

Semelhante ao experimento de Lodge, o aparato de Hammar deveria ter causado uma assimetria em qualquer vento de éter proposto. A expectativa de Hammar para os resultados era que: Com o aparato alinhado perpendicularmente ao vento de éter, ambos os braços longos seriam igualmente afetados pelo arrastamento do éter . Com o aparelho alinhado paralelamente ao vento de éter, um braço seria mais afetado pelo arrastamento de éter do que o outro. Os seguintes tempos de propagação esperados para os raios de contra-propagação foram dados por Robertson / Noonan:

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

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

onde está a velocidade do éter arrastado. Isso dá uma diferença de tempo esperada: ${\ displaystyle \ Delta v}$

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

Em 1 de setembro de 1934, Hammar instalou o aparelho no topo de uma colina alta duas milhas ao sul de Moscou, Idaho , e fez muitas observações com o aparelho virado em todas as direções do azimute durante as horas do dia de 1 °, 2 de setembro e 3. Ele não viu nenhuma mudança nas franjas de interferência, correspondendo a um limite superior de km / s. Esses resultados são considerados uma prova contra a hipótese do arrasto do éter proposta por Miller. ${\ displaystyle \ Delta v <0,074}$

Consequências para a hipótese de arrasto do Aether

Como existiam ideias diferentes de "arrasto do éter", a interpretação de todos os experimentos de arrasto do éter pode ser feita no contexto de cada versão da hipótese.

1. Nenhum ou arrastamento parcial por qualquer objeto com massa. Isso foi discutido por cientistas como Augustin-Jean Fresnel e François Arago . Foi refutado pelo experimento Michelson-Morley .
2. Arrasto completo dentro ou nas proximidades de todas as massas. Foi refutado pela Aberração da luz , efeito Sagnac , experimentos de Oliver Lodge e experimento de Hammar.
3. Arrasto completo dentro ou nas proximidades de apenas grandes massas como a Terra. Foi refutado pela Aberração da luz , experimento Michelson – Gale – Pearson .

Referências