3. Pruebas de los dos postulados de Einstein
  1. [*=1]Las leyes por las que los estados de los sistemas físicos experimentan cambios no se ven afectadas, ya sea que estos cambios de estado se refieran a uno u otro de dos sistemas de coordenadas en movimiento de traslación uniforme.[*=1]Cualquier rayo de luz se mueve en el sistema de coordenadas “estacionario” con determinada velocidad c , ya sea que el rayo sea emitido por un cuerpo estacionario o en movimiento.
  • Einstein, Ann. re. Physik 17 (1905) ; traducido por Perrett y Jeffery; reimpreso en: Einstein, Lorentz, Weyl, Minkowski, The Principle of Relativity , Dover 1952.
El término "Estacionario" en en el primer párrafo de esta sección refiere a:
Tomemos un sistema de coordenadas en el que las ecuaciones de la mecánica newtoniana sean válidas. Para hacer nuestra presentación más precisa y distinguir verbalmente este sistema de coordenadas de otros que se introducirán a continuación, lo llamamos “sistema estacionario”.
Está claro que la palabra "estacionario" se usa simplemente como una etiqueta y no implica ningún aspecto "absoluto" en absoluto.

3.1 Pruebas de ida y vuelta de la isotropía de la velocidad de la luz



Se dice que la velocidad de la luz es isótropa si tiene el mismo valor cuando se mide en cualquier dirección.

El experimento de Michelson-Morley (el MMX)


El experimento de Michelson-Morley (MMX) estaba destinado a medir la velocidad de la Tierra en relación con el "éter lumenífero" que en ese momento se suponía que transportaba fenómenos electromagnéticos. El fracaso de este y otros experimentos tempranos para observar realmente el movimiento de la Tierra a través del éter se volvió significativo para promover la aceptación de la teoría de la relatividad especial de Einstein, ya que se apreció desde el principio que el enfoque de Einstein (a través de la simetría) era más elegante y parsimonioso. de supuestos que otros enfoques (por ejemplo, los de Maxwell, Hertz, Stokes, Fresnel, Lorentz, Ritz y Abraham).
La siguiente tabla proviene de RE Shankland et al., Rev. Mod. Phys. 27 no. 2, pág. 167-178 (1955) , que incluye referencias a cada experimento (la resolución y el límite de v éter provienen de las fuentes originales). El cambio marginal esperado es el que se esperaría para un éter rígido en reposo con respecto al sol y la velocidad orbital de la Tierra (~ 30 km / s).



Nombre Año Longitud del brazo
(metros)		 Cambio marginal Resolución experimental
(ver nota)		 Límite superior
de v éter
esperado Medido
Michelson 1881 1,2 0,04 0,02
Michelson + Morley 1887 11,0 0.4 <0,01 8 km / s
Morley + Morley 1902-04 32,2 1,13 0,015
Molinero 1921 32,0 1.12 0,08
Molinero 1923–24 32,0 1.12 0,03
Miller (luz del sol) 1924 32,0 1.12 0,014
Tomascheck (luz de las estrellas) 1924 8,6 0,3 0,02
Molinero 1925-26 32,0 1.12 0,088
Miller (nuevo análisis en 2006, ver nota) 1925-29 32,0 1.12 0.000 0,015 6 km / s
Kennedy (Monte Wilson) 1926 2,0 0,07 0,002
Illingworth 1927 2,0 0,07 0,0002 0,0006 1 km / s
Piccard + Stahel (Monte Rigi) 1927 2.8 0,13 0,006
Michelson y col. 1929 25,9 0,9 0,01
Joos 1930 21,0 0,75 0,002
Nota: antes de alrededor de 1950 era común no realizar un análisis de errores detallado y no informar barras de error o resoluciones.
Nota: el nuevo análisis de los resultados de Miller de 1925–29 es: TJ Roberts, “Una explicación de los resultados anómalos de la 'deriva del éter' de Dayton Miller”, arxiv: https://arxiv.org/abs/physics/0608238 . Hay más discusión sobre esto a continuación .Este es el artículo clásico que describe este famoso experimento. Contrariamente al mito popular, su resultado no es realmente "nulo"; en sus palabras, "la velocidad relativa de la Tierra y el éter es probablemente menos de un sexto de la velocidad orbital de la Tierra, y ciertamente menos de un cuarto". Si bien algunas personas afirman ver una "señal" en sus gráficos, un análisis de error elemental muestra que no es estadísticamente significativo (consulte el Apéndice I de arxiv: https://arxiv.org/abs/physics/0608238 ). Entonces, este experimento es ciertamente consistente con RE.
  • Shankland, “Experimento Michelson-Morley”, American Journal of Physics 1964, pág. 16.
Este es un artículo de revisión general.
  • G. Joos, Ann. Phys. 7 385 (1930).
Una excelente repetición del MMX, al vacío.
  • KK Illingworth, médico. Rev. 30 (1927), pág. 692.
Usó una técnica inteligente con un pequeño paso en un espejo para obtener una resolución significativamente mejorada.
  • Shamir y Fox, N. Cim. 62B no. 2 (1969), pág. 258.
Una repetición del MMX con las trayectorias ópticas en plexiglás ( n = 1,49) y una óptica basada en láser sensible a una franja de ~ 0,00003. Informan un resultado nulo con un límite superior de v éter de 6,64 km / s.
Véase también: Brillet y Hall .


El experimento Kennedy-Thorndike
  • RJ Kennedy y EM Thorndike, "Establecimiento experimental de la relatividad del tiempo", Phys. Rev. 42 400–418 (1932).
Este usa un interferómetro similar al de Michelson, excepto que sus brazos son de diferente longitud y no están en ángulo recto entre sí. Utilizaron una técnica espectacular para mantener la temperatura del aparato constante a 0,001 ° C, lo que les dio suficiente estabilidad para permitir observaciones durante varias estaciones. También utilizaron fotografías de sus franjas (en lugar de observarlas en tiempo real como en la mayoría de los otros experimentos de interferómetro). Su aparato estaba fijado a la Tierra y solo podía girar con ella. Su resultado nulo es consistente con RE.
  • Müller y Soffel, "Un experimento de Kennedy-Thorndike utilizando datos LLR", Phys. Letón. A 198 , pág. 71 (1995).
Usando datos de alcance láser lunar, pusieron un límite a los términos de violación de Lorentz en la teoría de prueba de Mansouri y Sexl solo en un factor de dos o más peor que las técnicas modernas de láser en el laboratorio.

Pruebas modernas de láser / maestro de isotropía de la velocidad de la luz
  • Cedarholm, Havens y Townes, Phys. Rev. Lett. 1 (1958), pág. 342.
Utilizaron dos máseres de haz de amoníaco consecutivos para poner un límite de 30 m / s en cualquier "deriva del éter".
  • TS Jaseja, A. Javan, J. Murray y CH Townes, "Prueba de la relatividad especial o de la isotropía del espacio mediante el uso de máseres infrarrojos", Phys. Rev. 133A 1221-1225 (1964)
Montaron dos máseres de microondas He-Ne perpendicularmente sobre una mesa con amortiguación y observaron la frecuencia de batido entre ellos mientras se giraba la mesa. Pusieron un límite de 30 m / s en la anisotropía.
  • Brillet y JL Hall, "Prueba láser mejorada de la isotropía del espacio", Phys. Rev. Lett. 42 549–552 (1979).
Este es uno de los límites más precisos de cualquier anisotropía en la velocidad de ida y vuelta de la luz en un laboratorio. Midieron la frecuencia de pulsación entre un láser monomodo en una mesa giratoria y un láser monomodo fijado a la Tierra para poner un límite a tal anisotropía de 3 partes en 10 15 . Debido a la construcción de su láser giratorio, esto también se puede interpretar como un límite en cualquier anisotropía del espacio. Este es un experimento de ida y vuelta debido al uso de un etalón de Fabry-Perot para determinar la frecuencia del láser giratorio. Tenga en cuenta que su límite en la anisotropía de ida y vuelta corresponde a una velocidad de ida y vuelta de menos de 0,000001 m / s (!); en términos de la anisotropía unidireccional más habitual, es de 30 m / s.
Su señal residual de 17 Hz (de ~ 10 15 Hz) se describió como "desconocida"; estaba fijo con respecto a su laboratorio y por lo tanto no podía ser de origen cósmico. A. Brillet ha indicado en privado que esto se debe probablemente a que el eje de rotación está ligeramente fuera de la vertical en unos pocos microradianes.
  • Hils y Hall, Phys. Rev. Lett. 64 (1990), pág. 1697.
Esto es similar a Brillet y Hall (arriba), pero los láseres están fijados a la Tierra para una mejor estabilidad. No se encontraron variaciones en el nivel de 2 × 10 −13 . Como hicieron observaciones durante un año, esto no es simplemente un límite de anisotropía, sino también un límite de variaciones en diferentes marcos inerciales. Brillet y Hall corresponden aproximadamente al experimento de Michelson-Morley (sin variaciones de la velocidad de ida y vuelta de la luz en diferentes direcciones, con una escala de tiempo de minutos o segundos); Hils y Hall corresponden aproximadamente al experimento de Kennedy-Thorndike (sin variaciones de la velocidad de ida y vuelta de la luz en diferentes direcciones o para los diferentes marcos inerciales ocupados por la Tierra durante aproximadamente un año).
  • Antonini, P., Okhapkin, M., Goklu, E. y Schiller, S., "Prueba de constancia de la velocidad de la luz con resonadores ópticos criogénicos rotativos", Phys. Rev. A 71, 050101 (R) (2005). (arxiv: https://arxiv.org/abs/gr-qc/0504109)
Comentario de Tobar et al., Phys. Rev. A72, 066101 (2005). Respuesta de los autores Phys. Rev. A72, 066102 (2005) .Límites mejorados a un nivel de unas pocas partes en 10-16 .
  • Mueller et al., “Experimento moderno de Michelson-Morley usando resonadores ópticos criogénicos”, Phys. Rev. Lett. 91, no. 2, 020401 (2003).
Anisotropía de c <(2,6 ± 1,7) × 10-15 .
  • Chen et al., “Prueba experimental de la isotropía de la velocidad de la luz bidireccional”, ASNU Pekín, 33, no. 5, pág. 595 (1997).
Un experimento similar a Brillet y Hall, con un límite de 1 × 10 −18 en la anisotropía de c.


Otros experimentos
  • Trimmer y col., Phys. Rev. D8 , pág. 3321 (1973); Phys. Rev. D9 pág. 2489 (1974).
Un interferómetro triangular con una pierna en vidrio. Establecieron un límite superior de anisotropía de 0,025 m / s. Esto es aproximadamente una millonésima parte de la velocidad orbital de la Tierra y aproximadamente 1 / 10,000 de su velocidad de rotación.
  • Riis y col., Phys. Rev. Lett. 60 , pág. 81 (1988).
Este nuevo experimento utiliza una transición de dos fotones en un haz atómico de neón para establecer un límite superior en cualquier anisotropía de 0,3 m / s.
  • Wolf y Petit, “Prueba de satélite de la relatividad especial utilizando el sistema de posicionamiento global”, Phys. Rev. A 56 , pág. 4405 (1997).

Usando satélites GPS para probar la anisotropía en la velocidad de la luz, encuentran δc / c <5 × 10 −9 .
  • Silvertooth, JOSA 62 (1972), pág.1330.
Este experimento innovador utiliza un interferómetro con cristales que duplican la frecuencia, por lo que las franjas fundamentales se deben a las señales que van en todos los sentidos, pero las franjas de frecuencia duplicada se deben a que las señales van solo a la mitad (que convergen desde direcciones opuestas hacia el detector). ). Su resultado nulo es consistente con RE.


3.2 Pruebas unidireccionales de isotropía de la velocidad de la luz


Tenga en cuenta que, si bien estos experimentos utilizan claramente un camino de luz unidireccional y encuentran isotropía, son inherentemente incapaces de descartar una gran clase de teorías en las que la velocidad unidireccional de la luz es anisotrópica. Estas teorías comparten la propiedad de que la velocidad de ida y vuelta de la luz es isótropa en cualquier marco inercial, pero la velocidad unidireccional es isotrópica solo en un marco de éter. En todas estas teorías, los efectos del transporte lento del reloj compensan exactamente los efectos de la velocidad anisotrópica unidireccional de la luz (en cualquier marco inercial), y todos son experimentalmente indistinguibles de RE. Todas estas teorías predicen resultados nulos para estos experimentos. Consulte las teorías de prueba más arriba, especialmente Zhang (en el que estas teorías se denominan "marcos de Edwards").
  • Cialdea, Lett. Nuovo Cimento 4 (1972), pág. 821.
Utiliza dos láseres multimodo montados en una mesa giratoria para buscar variaciones en su patrón de interferencia a medida que se gira la mesa. Establece un límite superior en cualquier anisotropía unidireccional de 0,9 m / s.
  • Krisher y col., Phys. Rev. D, 42 , núm. 2, págs. 731-734, (1990).
Utiliza dos máseres de hidrógeno fijados a la Tierra y separados por un enlace de fibra óptica de 21 km para buscar variaciones en la fase entre ellos. Pusieron un límite superior a la anisotropía lineal unidireccional de 100 m / s.
  • Champeny y col., Phys. Letón. 7 (1963), pág. 241.Champeney, Isaak y Khan, Proc. Soc. Física 85 , pág. 583 (1965).Isaak y col., Phys. Toro. 21 (1970), pág. 255.
Utiliza un absorbedor Mössbauer giratorio y un detector fijo para colocar un límite superior en cualquier anisotropía unidireccional de 3 m / s.
  • Turner y Hill, Phys. Rev. 134 (1964), B252.
Utiliza una fuente giratoria y un detector Mössbauer fijo para colocar un límite superior en cualquier anisotropía unidireccional de 10 m / s.
  • Gagnon, Torr, Kolen y Chang, Phys. Rev. A38 no. 4 (1988), pág. 1767.
Una prueba de isotropía de ondas guiadas. Su resultado nulo es consistente con RE.
  • TW Cole, "Pruebas astronómicas para la presencia de un éter", Mon. No. R. Astr. Soc. (1976), 175 93P-96P.
Se describen varias pruebas de VLBI sensibles a los efectos de primer orden de un éter. No se detecta éter, con una sensibilidad de 70 m / s.
  • Ragulsky, "Determinación de la dependencia de la velocidad de la luz en la dirección de propagación", Phys. Letón. A, 235 (1997), pág. 125.
Una prueba "unidireccional" que es bidireccional con el rayo de salida en vidrio y el rayo de retorno en el aire. El interferómetro es por diseño particularmente robusto contra perturbaciones mecánicas y con temperatura controlada. El límite de la anisotropía de c es 0,13 m / s.


3.3 Pruebas de velocidad de la luz de fuentes en movimiento


Si la luz emitida por una fuente que se mueve con velocidad v hacia el observador tiene una velocidad c + kv en el marco del observador, entonces estos experimentos ponen un límite a k . Muchos de estos experimentos, aunque no todos, están sujetos a críticas debido a la extinción óptica .
Experimentos que utilizan fuentes cosmológicas
  • Comstock, Phys. Rev. 10 (1910), pág. 267.DeSitter, Koninklijke Akademie van Wetenschappen, vol. 15 , parte 2, pág. 1297-1298 (1913).DeSitter, Koninklijke Akademie van Wetenschappen, vol. 16 , parte 1, pág. 395–396 (1913).DeSitter, Physik. Zeitschr. 14, 429, (1913) http://www.datasync.com/~rsf1/desitter.htm .DeSitter, Physik. Zeitschr. 14, 1267, (1913) http://www.datasync.com/~rsf1/desitter.htm .Zurhellen, Astr. Nachr. 198 (1914), pág. 1.
Observaciones de estrellas binarias. k <10 −6 . Todos estos están sujetos a críticas debido a extinción óptica .
  • K. Brecher, "¿Es la velocidad de la luz independiente de la velocidad de la fuente?", Phys. Rev. Lett. 39 1051-1054, 1236 (E) (1977).
Utiliza observaciones de púlsares binarios para poner un límite a la dependencia de la velocidad de la fuente de la velocidad de la luz. k <2 × 10 −9 . La extinción óptica no es un problema aquí, porque los rayos X de alta energía utilizados tienen una longitud de extinción considerablemente mayor que la distancia a las fuentes.
  • Heckmann, Ann. re. Astrophys. 23 (1960), pág.410.
Aberración diferencial, galaxias contra estrellas. Este experimento está sujeto a críticas debido a extinción óptica ..
  • Observaciones de supernovas
Una explosión de supernova envía escombros en todas direcciones con velocidades de 10,000 km / so más (conocido por el ensanchamiento Doppler de las líneas espectrales). Si la velocidad de la luz dependiera de la velocidad de la fuente, su llegada a la Tierra se esparciría en el tiempo debido a la propagación de las velocidades de la fuente. No se observa tal extensión en el tiempo, y las observaciones de supernovas distantes dan k <5 × 10 −9 . Estas observaciones podrían estar sujetas a críticas debido a la extinción óptica, pero algunas observaciones son para supernovas considerablemente más cercanas que la longitud de extinción de las longitudes de onda de rayos X utilizadas.


Experimentos que utilizan fuentes terrestres
  • Alvaeger FJM Farley, J. Kjellman y I Wallin, Physics Letters 12 , 260 (1964).Arkiv foer Fysik, Vol 31, pág. 145 (1965).
Midió la velocidad de los rayos gamma a partir de la desintegración del rápido π 0 (~ 0.99975 c ) para que sea c con una resolución de 400 partes por millón. La extinción óptica no es un problema para estos rayos gamma de alta energía. La velocidad de π 0 no se mide, pero se supone que es similar a la medida para π + y π - .
  • Sadeh, Phys. Rev. Lett. 10 no. 7 (1963), pág. 271.
Se midió la velocidad de los gammas emitidos por e + e - aniquilación (con centro de masa v / c ~ 0.5) para que sea c dentro del 10%.
Este experimento fue criticado en Lo Savio, Phys. Letón. A, 1988, Vol 133 , pág. 176. Ciertamente es cierto que en el instante de la aniquilación, el e + no necesita viajar en la misma dirección que inicialmente, o tener la misma velocidad (la mayoría de las aniquilaciones ocurren a muy baja energía como el parada de positrones). Este experimento, en el mejor de los casos, no es concluyente.
  • Babcock y Bergmann, Journal Opt. Soc. Amer. Vol. 54 , pág. 147 (1964).
Esta repetición del experimento de Kantor en el vacío no muestra una variación significativa en la velocidad de la luz afectada por las placas de vidrio en movimiento. La extinción óptica no es un problema. k <0,02.
  • Filipas y Fox, Phys. Rev. 135 no. 4B (1964), pág. B1071.
Midió la velocidad de los rayos gamma a partir de la desintegración del rápido π 0 (~ 0,2 c ) en un experimento diseñado específicamente para evitar los efectos de extinción. Sus resultados están en total desacuerdo con el supuesto c + v , y son consistentes con RE. k <0,5 con un nivel de confianza del 99,9%.
  • Beckmann y Mandics, "Prueba de la constancia de la velocidad de la radiación electromagnética en alto vacío", Radio Science, 69D, no. 4, pág. 623 (1965).
Se realizó un experimento directo con luz coherente reflejada desde un espejo móvil en el vacío mejor que 10 -6 torr. Su resultado es consistente con la velocidad constante de la luz. Este experimento es notable porque Beckmann fue un crítico perenne de RE. La extinción óptica no es un problema.Un láser de electrones libres genera rayos X altamente colimados paralelos al haz de electrones relativista que es su fuente. Si la región que genera los rayos X tiene L metros de largo, y la velocidad de la luz emitida por los electrones en movimiento es c + kv (aquí v es esencialmente c ), entonces en el extremo corriente abajo de esa región el ancho de pulso mínimo es k ( L / c ) / (1+ k ), porque la luz emitida al principio llega antes que la luz emitida al final aguas abajo. Para FLASH, L = 30 metros, v = 0,9999997 c(700 MeV), y el ancho de pulso de rayos X observado es tan corto como 25 fs. Esto pone un límite superior a k de 2.5 × 10 −7 . La extinción óptica no está presente, ya que todo el proceso ocurre en un vacío muy alto.


3.4 Medidas de la velocidad de la luz y otros límites a la misma


En 1983 se redefinió el estándar internacional para el metro en términos de la definición del segundo y un valor definido para la velocidad de la luz. El valor definido se eligió para que fuera lo más consistente posible con las definiciones metrológicas anteriores del medidor y la segunda. Desde entonces, no es posible medir la velocidad de la luz usando los estándares metrológicos actuales, pero aún se puede medir cualquier anisotropía en su velocidad, o usar una definición anterior del medidor si es necesario.
  • Mulligan, Am. J. Phys. 44 no. 10 (1976), pág. 960.
Un informe sobre las mediciones de la NBS.
  • Rowley y col., Opt. y Quantum Elect. 8 (1976), pág. 1.
Un artículo de revisión sobre el conjunto de mediciones de precisión de frecuencia y longitud de onda que se convirtió en la base del valor de c . De 1973 . Esta es la mejor referencia única para esto.
  • Woods y col., Appl. Optics 17 (1978), pág. 1048; Rowley, opc. Comm. 34 (1980), pág. 429.Baird y Whitford, opc. Comm. 31 (1979), pág. 363, pág. 367.
Medido c = 299.792.458,8 ± 0,2 metros / s, con una incertidumbre de 1,2 metros debido a la realización del estándar de medidor Kr utilizado. El hecho de que el estándar Kr para el medidor se convirtiera en el límite de precisión fue una de las principales razones para la redefinición del medidor en 1983 en términos de la definición de cy la definición del segundo.
  • Goldman, JOSA 70 (1980), 1640.
Discusión de tres propuestas para una nueva definición del metro (antes de 1983).
  • Jennings y col., J. Res. NBS 92 (1982), página 11.
Revisión de métodos para relacionar c con el medidor, y resultados de mediciones adicionales que verifiquen la determinación de c de 1973 que condujo a la adopción en 1983 del nuevo estándar de medidor en términos de la definición de c y la definición de la segunda.
  • Giacomo, “La nueva definición del metro”, Am. J. Phys. 52 no. 7 (1984), pág. 607.
Una visión general de las definiciones pasadas del metro con énfasis en las pautas que gobernaron la elección de la nueva definición en 1983 en términos de la definición del segundo y la definición de la velocidad de la luz.
  • Petley, "Nueva definición del metro", Nature 303 (1983), pág. 373.
Un artículo de revisión que analiza las razones de la redefinición del metro en 1983 en términos de la definición del segundo y la definición de la velocidad de la luz.
  • Bates, Am. J. Phys. 56 (1986), pág. 682.Bates, Am. J. Phys. 51 (1983), pág. 1003.
Un resumen de las medidas de c . El segundo artículo describe la medición de c midiendo la frecuencia y la longitud de onda y describe un experimento de laboratorio de nivel universitario.


Límites de las variaciones de velocidad con la frecuencia
  • Essen y Froome, La velocidad de la luz y las ondas de radio (1969) .
Para frecuencias entre 10 8 y 10 15 Hz, la velocidad de la luz es constante dentro de 1 parte en 10 5 .
  • Brown y col., Phys. Rev. Lett. 30 no. 16 (1973), pág. 763.
Para la luz visible y las gamas de 7 GeV, la velocidad de la luz difiere como máximo en 6 partes en 10 6 . La velocidad de los electrones de 11 GeV está dentro de 3 partes en 10 6 de la velocidad de la luz visible.
  • Florman, J. Res. NBS 54 (1955), pág. 355.
-
  • Schaefer, Phys. Rev. Lett. 82 no. 25 (1999), pág. 4964.
Para fotones de 30 keV y 200 keV, la velocidad de la luz es la misma en unas pocas partes en 10 21 .


Límites de la masa de fotones
  • Goldhaber y Nieto, “Nuevo límite geomagnético de la masa del fotón”, Phys. Rev. Lett. 21 no. 8 (1968), pág. 567.
Un límite de 2,3 × 10 −15 eV / c 2 .
  • Goldhaber y Nieto, “Límites terrestres y extraterrestres de la masa de fotones”, Rev. Mod. Phys. 43 no. 3 (1971), pág. 277.
Una discusión de artículo de revisión sobre varios límites experimentales.
  • Davis et al., “Límite de la masa de fotones deducida de las observaciones de Pioneer-10 de los campos magnéticos de Júpiter”, Phys. Rev. Lett. 35 no. 21 (1975), pág. 1402.
Un límite de 6 × 10 −16 eV / c 2 .
  • Lakes, "Límites experimentales sobre la masa de fotones y el potencial del vector magnético cósmico", Phys. Rev. Lett. 80 no. 9 (1998), pág. 1826.
Un enfoque experimental utilizando una balanza de Cavendish toroide.
  • Luo et al., "Nuevo límite experimental en la masa de reposo de fotones con un equilibrio de torsión giratoria", Phys. Rev. Lett, 90, no. 8, 081801 (2003).
Un límite de 1,2 × 10 −51 g (6 × 10 −19 eV / c 2 ).
Consulte también el resumen del Particle Data Group sobre "Bosones de Higgs y Gauge". En julio de 2007, su límite informado sobre la masa de fotones es de 6 × 10 −17 eV / c 2 .


3.5 Pruebas del principio de relatividad e invariancia de Lorentz


El primer postulado de Einstein, el principio de relatividad ( PoR ), esencialmente establece que las leyes de la física no varían para diferentes marcos inerciales. La mayoría, si no todas, de las pruebas de su segundo postulado (los experimentos de isotropía anteriores) también podrían colocarse en esta sección, al igual que las de la siguiente sección sobre la isotropía del espacio.
El experimento de Trouton-Noble
  • FT Trouton, trans. Royal Soc. Dublín, 76, pág. 379 (1902).Trouton y Noble, Phil. Trans. Royal Soc. Londres, A 202 (1903), pág. 165.
Este experimento clásico buscó un par inducido en un capacitor cargado debido a su movimiento a través del éter. Su resultado nulo es consistente con RE.
  • Trouton y Rankine, "Sobre la resistencia eléctrica de la materia en movimiento", Proc. Royal Soc. Londres, 80, pág. 420 (1908).
Medidas de la resistencia de una bobina fijada en laboratorio, para diversas orientaciones relativas al movimiento de la Tierra. Su resultado nulo es consistente con RE.
  • Chase, Phys, Rev, 28 , pág. 378 (1926); 30 pág. 516 (1927).
Establezca un límite superior en la deriva del éter de 4 km / s.
  • Tomaschek, Ann. d Phys. 78 (1926), pág. 743; 80 (1926), pág. 509.
Tomaschek realizó el experimento Trouton-Noble en tres altitudes diferentes; todos los resultados son consistentes con las predicciones de RE.
Otros experimentosLas simples observaciones de la existencia de rayos cósmicos conducen a límites extremadamente estrictos en la no invariancia de Lorentz. Éstos dependen del modelo y, según la elección del modelo y otros supuestos, se obtienen límites de hasta 5 × 10 −23 .
  • Coleman y Glashow, "Pruebas de alta energía de la invariancia de Lorentz", preprint arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/9703240 .
Se desarrolla un marco perturbativo más general.


3.6 Pruebas de isotropía del espacio
  • Hughes y col., Phys. Rev. lett. 4 no. 1 (1960), pág. 342.Drever, Mag. Filosófica. 6 , 683.
Este experimento extremadamente preciso buscó cualquier anisotropía en la resonancia magnética nuclear. Hughes colocó un límite superior a dicha anisotropía de 10 −20 .
  • Prestage y col., Physics Review Letters 54 , 2387 (1985).Lamoreaux y col., Physics Review Letters 57 , 3125 (1986).Chupp y col., Phys. Rev. Lett. 63 , 1541 (1989).
Variaciones del experimento de Hughes-Drever.
  • Phillips, Phys. Rev. Lett. 59 no. 15 (1987), pág. 1784.
Una prueba que utiliza un péndulo de torsión criogénico que lleva un imán polarizado transversalmente. No se observó anisotropía significativa.
  • Hou, L.-S., Ni, W.-T., y Li, Y.-CM, “Prueba de isotropía espacial cósmica para electrones polarizados usando un equilibrio de torsión giratorio”, Phys. Rev. Lett., 90, 201101, (2003).
Esto utiliza un péndulo de torsión de giro alineado muy inteligente con un giro neto pero cero magnetización.
Véase también Brillet y Hall .


Pruebas recientes de alta resolución con cavidades


• Müller, H., “Prueba de la invariancia de Lorentz mediante el uso de resonadores de cavidades llenas de materia y vacío”, (2004). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0412385
Una reseña general.
• Braxmaier, C., Müller, H., Pradl, O., Mlynek, J., Peters, A. y Schiller, S., "Pruebas de relatividad utilizando un resonador óptico criogénico", Phys. Rev. Lett., 88, 010401, (2002).

• Müller, H., Herrmann, S., Sáenz, A., Peters, A. y Lämmerzahl, C., “Pruebas de cavidad óptica de invariancia de Lorentz para el electrón”, Phys. Rev. D, 68, 116006-1-17, (2003). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0401016 .Müller, H., Braxmaier, C., Hermann, S., Peters, A. y Lämmerzahl, C., “Cavidades electromagnéticas y violación de la invariancia de Lorentz”, Phys. Rev. D67, 056006 (2003).

• Wolf, P., Bize, S., Clairon, A., Santarelli, G., Tobar, ME y Luiten, AN, "Prueba mejorada de invariancia de Lorentz en electrodinámica", Phys. Rev. D, 70, 051902-1-4, (2004). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0407232 .Wolf et al., “Pruebas de invariancia de Lorentz usando un resonador de microondas”, Phys. Rev. Lett., 90, no. 6, 060402 (2003).

• Lipa, JA, Nissen, JA, Wang, S., Stricker, DA y Avaloff, D., "Un nuevo límite en las señales de la violación de Lorentz en electrodinámica", Phys. Rev. Lett., 90, 060403, (2003). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0302093v2 .
Cavidades cilíndricas superconductoras orientadas verticalmente y Este-Oeste. Sin anisotropía a 1 parte en 10 13 .
• Stanwix, PL, Tobar, ME, Wolf, P., Susli, M., Locke, CR, Ivanov, EN, Winterflood, J. y van Kann, F., “Prueba de la invariancia de Lorentz en electrodinámica con microondas de zafiro criogénico giratorio Osciladores ”, Phys. Rev. Lett., 95, 040404, (2005). arxiv: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0506074 .


Base experimental de la Relatividad Especial - Indice
1. Introducción
2. Experimentos tempranos (anteriores a 1905)
3. Pruebas de los dos postulados de Einstein
4. Pruebas de dilatación del tiempo y efecto Doppler transversal
5. Pruebas de la paradoja de los gemelos
6. Pruebas de cinemática relativista
7. Pruebas de contracción de la longitud
8. Pruebas recientes de CPT e invariancia de Lorentz
9. Otros experimentos
10. Experimentos que aparentemente no son consistentes con RE / GR
11. Expresiones de gratitud y copyrigth