6. Pruebas de cinemática relativista


La cinemática es básicamente el estudio de cómo las leyes de conservación de la energía y el momento limitan y afectan las interacciones físicas. Las dos predicciones básicas de RE a este respecto son que los objetos masivos tendrán una velocidad límite de c (la velocidad de la luz) y que su "masa relativista" aumentará con la velocidad. Esta última propiedad implica que las ecuaciones newtonianas para la conservación de energía y momento serán violadas por factores enormes para objetos con velocidades cercanas a c., y que se deben utilizar las fórmulas correspondientes de RE. Esto se ha vuelto tan obvio en los experimentos con partículas que pocos experimentos prueban las ecuaciones RE, y virtualmente todos los experimentos con partículas se basan en RE en su análisis. Las excepciones son principalmente los primeros experimentos que miden la energía en función de la velocidad de los electrones y protones.
Tenga en cuenta que la nomenclatura ha cambiado durante el siglo pasado, y la literatura actual se centra más en la masa en reposo que en la masa relativista porque la masa en reposo es una propiedad invariante de un objeto. En este artículo, el uso de la palabra "masa" significa masa en reposo. Consulte también esta página de preguntas frecuentes.


Dispersión elástica
  • Champion, Proc. R. Soc. A136 (1932), pág. 630.
Dispersión elástica electrón-electrón
  • Foley et al., “Prueba experimental de la relación de dispersión directa Pion-Nucleon a altas energías”, Phys. Rev. Lett. 19 no. 4 (1967), pág. 193.
La relación de dispersión expresa básicamente la conservación de la probabilidad, y su validez a diferentes energías está relacionada con la cinemática relativista.
  • Akerlof et al., “Dispersión elástica de protones-protones a 90 ° y estructura dentro del protón”, Phys. Apocalipsis 159, no. 9, pág. 1138 (1967).
En la mecánica newtoniana, cuando dos objetos de igual masa se dispersan elásticamente, en el marco de reposo de una partícula inicial, las dos partículas salientes siempre viajan en ángulos rectos entre sí. En RE, ese ángulo puede ser mucho menor que un ángulo recto, y en este experimento es sorprendentemente menor a 90 ° (ver su Fig. 3).


Experimentos que muestran la velocidad límite c
  • Alspector y col., Phys. Rev. Lett. 36 , pág. 837 (1976).
Una comparación de las velocidades de neutrinos y muones, en Fermilab.
  • Kalbfleisch y col., Physics Review Letters 43 , pág. 1361 (1979).
Una comparación de las velocidades de muones, neutrinos y antineutrinos en un rango de energías, en Fermilab.
  • Guiragosian y col., Phys. Rev. Lett. 34 no. 6 (1975), pág. 335.
Medidas de velocidad relativa de electrones y gammas de 15 GeV. No se observaron diferencias significativas dentro de ~ 2 partes en 10 7 . Véase también Brown et al.
  • GL Greene et al., "Prueba de relatividad especial mediante la determinación de la velocidad límite de Lorentz: ¿E = mc 2 ?" Revisión física D 44 (1991) R2216.
Un análisis que combina los resultados de varios experimentos da el resultado de que la velocidad límite de Lorentz debe ser igual a la velocidad de la luz dentro de las 12 partes por millón.
  • Stodolsky, "La velocidad de la luz y la velocidad de los neutrinos", Phys. Letón. B201 no. 3 (1988), pág. 353.
Una comparación de los neutrinos y fotones velocidades de SN1987A supernova pone un límite de aproximadamente 1 parte en 10 8 en su diferencia de velocidad.


Variaciones de masa relativistas de electrones


A principios del 20 º siglo se produce una teoría alternativa por Abraham que ahora es poco conocida, debido a que estos experimentos rechazaron a favor de la RE. En: Farago y Jannossy, Il Nuovo Cim se realizó una revisión crítica de la evidencia experimental relativa al modelo de Lorentz en comparación con el modelo de Abraham . Vol. 5, n. ° 6, pág. 1411 (1957).
  • W. Kaufmann, Nachr. K. Ges. Wiss. Goettingen 2, pág.143 (1901)W. Kaufmann, Nachr. K. Ges. Wiss. Goettingen 3, pág. 291 (1902);W. Kaufmann “Die elektromagnetische Masse des Elektrons”, Phys. Zeitschr. 4, pág.54 (1902)W. Kaufmann, Nachr. K. Ges. Wiss. Goettingen 4, pág. 90 (1903)W. Kaufmann, “Uber die Konstitution des Elektrons”, Ann. Physik 19, 495 (1906) y Nachtrag 20, 639–640 (1906);W. Kaufmann, “Uber die Konstitution des Elektrons”, Sitzungsberichte der preussichen Akademie der Wissenschaften, 1905, Parte 2.W. Kaufmann, “Uber die Konstitution des Elektrons” Ann. Physik 19, 495 (1906);W. Kaufmann, “Uber die Konstitution des Elektrons”, Sitzungsberichte der preussichen Akademie der Wissenschaften, 1915, Parte 2.
Hubo varias discusiones sobre las conclusiones de los experimentos de Kaufmann y su análisis de datos. Véase, por ejemplo: M. Planck, “Die Kaufmannschen Messungen der Ablenkbarkeit der beta-Strahlen in ihrer Bedeutung fur die Dynamik der Electron”, Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 8 , 1906 ; y M. Planck, “Nachtrag zu der Besprechung der Kaufmannschen Ablenkungsmessungen”, Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 9 , 1907 .
  • AH Bucherer, Phyz. Zeitschr. 9 (1908), pág. 755; Ber. re. deutschen Phys. Ges. 6 (1908), pág. 688.A. Bucherer, "Die experimentantelle Bestatigung des Relativitatsprinzips", Annalen der Physik, 28 , 1909.
  • E. Hupka, Ann. Phys. 31 (1910), pág. 169.
  • Cl. Schaefer y G. Neumann, Phys. Zeitschr. 14 (1913), pág. 1117.G. Neumann, "Die träge Masse schnell bewegter Elektronen", Ann. Phys. 45, pág. 529 (1914).
  • Ch.E. Guye y Ch. Lavanchy, Comptes rendus 161 (1915), pág 52.
  • Zahn y Spees, Phys. Rev. 53 (1938), pág. 511.
  • Rogers y col., Physical Review 57 (1940), pág. 379.
Medición de m / e y v para tres partículas beta (electrones) de radio. Soporta el modelo de Lorentz sobre el modelo de Abraham por> 10 σ .
  • Meyer y col., Helv. Physica Acta 36 , pág. 981 (1963).
  • W. Bertozzi, Am. J. Phys. 32 , 551 (1964).
Medidas de velocidad frente a energía para electrones de 0,5 a 15 MeV.
  • Geller y Kollarits, Am. J. Phys. 40 (1972), pág. 1125.


Variaciones de masa relativistas de protones
  • Zrelov, Tiapkin, Farago Física soviética JETP, vol. 34 , pág. 384 (1958).


Prueba calorimétrica de relatividad especial
  • DR Walz, HP Noyes y RL Carezani, Physical Review A29 (1984), pág. 2110.
La potencia del haz en SLAC se mide usando un aumento de temperatura en un calorímetro, para electrones de ~ 17 y 20 GeV y corrientes de haz de hasta ~ 15 microamperios. Sus resultados confirman RE con una resolución de alrededor del 30%, y son “muchos órdenes de magnitud mayores de lo que predice la teoría de la autodinámica”, de la que Carezani es autor (y también miembro de este grupo experimental).

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