Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Експеримент Паунда і Ребко



План:


Введення

Експеримент Паунда і Ребко - перевірка уповільнення ходу часу в поле тяжіння, здійснена в 1960 співробітниками Гарвардського університету Робертом Паундом і Гленом Ребко в лабораторному контрольованому експерименті. Отримане значення в межах помилок експерименту (10%) блискуче підтвердило принцип еквівалентності і засновану на ньому загальну теорію відносності Ейнштейна. В даний час в подібному експерименті збіг виміряного і теоретичного значень перевірено з точністю близько 1%.


1. Опис експерименту

Для визначення різниці темпу ходу часу в рознесених по висоті точках Паунд і Ребко використовували вимірювання частоти фотонів в двох точках вздовж їх траєкторії: в точці випускання і в точці поглинання. Різниця в виміряної частоті у верхній і нижній точках вказує на різницю ходу часу в цих точках.

Фотон, що випускається ядром 57 Fe у переході з енергією 14,4 кеВ, проходив відстань 22,6 м по вертикалі в полі тяжіння Землі і резонансно поглинався мішенню з того ж матеріалу. Експеримент використовував ефект Мессбауера, який забезпечує поглинання імпульсу віддачі при випусканні і поглинанні фотона не окремим ядром атома, а всім кристалом (точніше, його макроскопічної частиною), так що енергія фотона при випромінюванні практично не витрачається на віддачу. Згідно принципом еквівалентності, зміна частоти світла \ Delta \ nu для фотона, іспущенного в точці з гравітаційним потенціалом \ Phi_ {1} і поглиненого в точці з гравітаційним потенціалом \ Phi_ {2} , Одно \ Frac {\ delta \ nu} {\ nu} = \ phi_ {2} - \ phi_ {1} . В умовах експерименту різниця значень гравітаційного потенціалу склала \ Delta \ phi = - \ frac {gh} {c ^ 2} = -2,46 \ times 10 ^ {-15} , Де g - прискорення вільного падіння, h - відстань, c - швидкість світла. Точності наявної у Паунда і Ребко апаратури не вистачало для таких вимірювань. Тоді дослідники придумали дотепний прийом для підвищення точності вимірювань зсуву частоти: вони здогадалися рухати джерело фотонів вгору і вниз зі швидкістю v_ {0} cos \ omega t , Де \ Omega було деякою постійною частотою, кілька десятків герц, а v_0 було підібрано так, щоб доплеровській зсув частоти від нього набагато перевищував передбачуваний гравітаційний зсув частот. Гравітаційне червоне зміщення, викликане розходженням гравітаційного уповільнення часу в точках випромінювання і прийому, додається до доплеровскому зміщення і гравітаційний відносний зсув частоти можна оцінити по змінам легко реєстрованого доплерівського зсуву. Спочатку Паунд і Ребко отримали значення відносного зсуву частоти в 4 рази більше очікуваного. Це розходження пояснювалося різницею температур джерела і мішені, що було вказано Джозефсона. При обліку поправок на різницю температур був отриманий остаточний результат для гравітаційного зсуву частоти: \ Frac {\ delta \ mu} {\ mu} = (2,57 \ pm 0,26) \ times10 ^ {-15} .


2. Особливе значення експерименту

С. Вейнберг відзначає, що експеримент Паунда і Ребко має особливе значення, як незалежна від експериментів Етвеша і Дікке перевірка принципу еквівалентності.

3. Подальші експерименти

У 1976 році групою фізиків Смітсоніанського інституту під керівництвом М. Вессо були проведені експерименти по вимірюванню гравітаційного зсуву на балістичної ракети - Gravity Probe A. Попередня обробка результатів дала похибка 0,04% від теоретичного значення.

В даний час гравітаційне уповільнення часу рутинно враховується в навігаційних супутникових системах, а також при визначенні шкали атомного часу (свідчення окремих атомних годин, складових пул зберігачів часу цієї шкали, приводяться до поверхні геоїда).


4. Значення в історії науки

Експеримент Паунда і Ребко є першим проведеним в земних умовах експериментом по вивченню впливу гравітації на електромагнітні явища.

Література

  1. Р. В. Паунд "Про вазі фотонів "," Успіхи фізичних наук, 1960 р., грудень, с. 673-683;
  2. В. Н. Руденко "Релятивістські експерименти в гравітаційному полі", " Успіхи фізичних наук ", 1978 р., листопад, с. 362-401;
  3. С. Вейнберг "Гравітація і космологія", пер. з англ. В. М. Дубовика і Е. А. Тагірова, під ред Я. А. Смородинського, "Платон", 2000, ISBN 5-80100-306-1, ч. 2 "Загальна теорія відносності", гл. 3 "Принцип еквівалентності", п. 5 "Зміна масштабу часу", с. 93-101;
  4. В. Б. Брагінський, А. Г. Полнарев "Дивовижна гравітація", Бібліотечка " Квант ", вип. 39, М.," Наука ", 1985, 22.313 Б 87 УДК 530.1.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Експеримент
Бездоганний експеримент
Експеримент ATLAS
Експеримент Афшар
Випадковий експеримент
OPERA (експеримент)
Філадельфійський експеримент
Експеримент (мультфільм)
Експеримент (психологія)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru