Ένα όχι και τόσο γνωστό πείραμα που ερμηνεύεται από την θεωρία της σχετικότητας

Τον 19ο αιώνα είχε ολοκληρωθεί η θεωρία του Maxwell σύμφωνα με την οποία το φως ήταν εγκάρσιο ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Όμως, επειδή κάθε γνωστό κύμα (ηχητικό, σεισμικό, κλπ) χρειάζεται ένα μέσο διάδοσης οι φυσικοί πριν το 1905, πίστευαν ότι το μέσο διάδοσης του φωτός (ή των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων) ήταν ο μυστηριώδης φωτοβόλος αιθέρας. Ο υποθετικός αιθέρας βρισκόταν παντού στο σύμπαν και αποτελούσε το απόλυτο σύστημα αναφοράς, ως προς το οποίο η ταχύτητα του φωτός ήταν 300.000 km/s. Όπως γίνεται και σήμερα, με την σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια^(*), έτσι και τότε οι φυσικοί προσπαθούσαν πειραματικά να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη του φωτοβόλου αιθέρα και να διερευνήσουν τις ιδιότητές του.

Λίγα χρόνια μετά το γνωστό πείραμα των Michelson-Morley, οι Βρετανοί φυσικοί Frederick Trouton και Henry R. Noble, το 1903, πραγματοποίησαν ένα πείραμα για να ανιχνεύσουν την ύπαρξη του αιθέρα διαμέσου της μηχανικής ροπής που θα ασκούνταν σε έναν κινούμενο πυκνωτή ως προς το ακίνητο αιθέρα. Οι Trouton και Noble ανάρτησαν έναν φορτισμένο πυκνωτή από ένα εξαιρετικά λεπτό σύρμα, κατά τον τρόπο των κλασικών πειραμάτων με τον ζυγό στρέψης του Coulomb. Η διάταξη ήταν αρκετά ευαίσθητη ώστε να ανιχνεύσει εξαιρετικά ανεπαίσθητα φαινόμενα.

Η συλλογιστική τους ήταν η εξής: σε κατάσταση ηρεμίας, η ενέργεια ενός φορτισμένου πυκνωτή είναι καθαρά ηλεκτροστατική και ανεξάρτητη από τον προσανατολισμό του. Όμως, αν υποτεθεί η ύπαρξη του φωτοφόρου αιθέρα ως ενός απολύτου συστήματος αναφοράς, η κίνηση των φορτισμένων οπλισμών του πυκνωτή ως προς αυτό «δημιουργεί ηλεκτρικά ρεύματα» τα οποία παράγουν μαγνητικά πεδία, ανάλογα με την γωνία μεταξύ του επιπέδου του πυκνωτή και της ταχύτητας ως προς τον αιθέρα. Και η αλληλεπίδραση αυτών των ηλεκτρικών ρευμάτων προκαλεί μηχανική ροπή που τείνει να στρέψει τον πυκνωτή. Με άλλα λόγια, η κίνηση ως προς τον αιθέρα θα έπρεπε να δημιουργεί επιπλέον μαγνητικό πεδίο, το οποίο μαζί με το ηλεκτρικό πεδίο του πυκνωτή, δίνει συνολική ηλεκτρομαγνητική ενέργεια που εξαρτάται από την γωνία του πυκνωτή και της ταχύτητας ως προς τον αιθέρα. Τότε θα έπρεπε να εμφανίζεται μια μηχανική ροπή που τείνει να στρέψει τον πυκνωτή έτσι ώστε να ελαχιστοποιήσει αυτή την ενέργεια.

Παρά την ευαισθησία του πειράματος, δεν παρατηρήθηκε καμία μετρήσιμη στρέψη. Το αρνητικό αυτό αποτέλεσμα ενίσχυσε την άποψη – όπως και το πείραμα Michelson-Morley του 1887 – ότι η κίνηση ως προς τον αιθέρα δεν παράγει κάποιο μετρήσιμο συστηματικό αποτέλεσμα. Το πείραμα Trouton-Noble πρόσθεσε έτσι μία ακόμη «μη ανίχνευση» στη σειρά των ανεπιτυχών προσπαθειών να αποκαλυφθεί ένα προνομιούχο μηχανικό μέσο διάδοσης του φωτός, καθιστώντας ακόμη δυσκολότερη τη διατήρηση της υπόθεσης ενός ανιχνεύσιμου φωτοφόρου αιθέρα.

(*) Με την διαφορά ότι, ενώ ο αιθέρας ήταν μια υποθετική θεωρητική έννοια, η σκοτεινή ύλη και ενέργεια εισήχθησαν εξαιτίας αναμφισβήτητων αστρονομικών παρατηρήσεων

πηγές: https://arxiv.org/pdf/2510.17838 – en.wikipedia.org/wiki/Trouton%E2%80%93Noble_experiment

Κατηγορίες:ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ, ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ

Ετικέτες: Noble, PHYSICS, Trouton