9. Otros experimentos


El experimento de Fizeau


Fizeau midió la velocidad de la luz en medios en movimiento, sobre todo el agua en movimiento. Fresnel propuso un "coeficiente de arrastre" que supuestamente describía la fuerza con la que un medio de material en movimiento "arrastraba" el éter. RE no predice éter, pero predice que la velocidad de la luz en un medio en movimiento difiere de la velocidad en el medio en reposo, en una cantidad consistente (dentro de las resoluciones experimentales) con estos experimentos y con el coeficiente de resistencia de Fresnel.
  • Michelson-Morley, Am. J. Sci. 31, 377 (1886).
¡Esta es una repetición del experimento de Fizeau, no el experimento MMX original!
  • Zeeman: Proc. Royal Soc. Amsterdam 17 , pág. 445 (1914); Proc. Royal Soc. Amsterdam 18 , pág. 398 (1915); Amst. Versl. 23 , pág. 245 (1914); Amst. Versl. 24 , pág. 18 (1915).
Una revisión crítica de los experimentos de Zeeman se encuentra en: Lerche, American Journal of Physics Vol. 45 , pág. 1154 (1977).
  • Macek et al., "Medición del arrastre de Fresnel con el láser de anillo", J. Appl. Phys. 35 (1964), pág. 2556.
Una repetición más precisa y moderna. Incluye un sólido, un líquido y un gas en movimiento.
  • Bilger y col., Phys. Rev. A5 (1972) pág. 591.
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  • James y Sternberg, Nature 197 (1963), pág. 1192.
Medidas con una placa de vidrio que se mueve perpendicularmente al camino de la luz. El experimento no mide ningún efecto significativo, pero no es lo suficientemente sensible para detectar el pequeño efecto predicho por RE.


El Experimento Sagnac


Sagnac construyó un interferómetro de anillo y midió sus cambios marginales a medida que se giraba. Contrariamente a algunas afirmaciones desinformadas, este experimento se puede analizar completamente usando RE, y los resultados son consistentes con RE.
  • Sagnac, CRAS 157 (1913), pág. 708, pág. 1410; J. Phys. Radio, 5º Ser. 4 (1914), pág. 177.
Los papeles clásicos de Sagnac.
  • Publicación, “Efecto Sagnac”, Rev. Mod. Phys., 39 no. 2, pág. 475 (1967).
Un artículo de revisión. Esta es probablemente la referencia más útil sobre interferómetros de anillo y el efecto Sagnac.
  • Anderson y col., Am. J. Phys. 62 no. 11 (1994), pág. 975.
Una revisión más reciente y descripción de un interferómetro de anillo mucho más preciso.
  • Hasselbach y Nicklaus, Phys. Rev. A 48 no. 1 (1993), pág. 143.
El efecto Sagnac usando electrones.
  • Allan y col., Science, 228 (1985), pág. 69.
Observaron el efecto Sagnac utilizando señales de satélite GPS observadas simultáneamente en múltiples lugares alrededor del mundo. Ver GPS .
  • Anandan, "Efecto Sagnac en física relativista y no relativista", Phys. Rev. D24 no. 2 (1981), pág. 338.Gron, “Descripción relativista de un disco giratorio”, AJP 43 no. 10 (1975), pág. 869.Rizzi y Tartaglia, “Velocidad de la luz en plataformas giratorias”, preimpresión arxiv: https://arxiv.org/abs/gr-qc/9805089 .Mainwaring y Stedman, "Principios del reloj acelerado en la relatividad especial", Phys. Rev. A47 no. 5 (1993), pág. 3611.Berenda, “El problema del disco giratorio”, Phys. Rev. 62 (1942), pág. 280.
Varios artículos adicionales sobre el análisis de sistemas rotativos.
  • Ashtekar y Magnon, "El efecto Sagnac en la relatividad general", J. Math. Phys. 16 no. 2 (1975), pág. 341.
Una discusión usando RG.Una serie detallada y variada de medidas modernas utilizando un láser de anillo de alta sensibilidad. Un artículo de revisión es: Stedman, Rep. Prog. Phys. 60: pág. 615–688 (1997), http://www.phys.canterbury.ac.nz/research/laser/files/ringlaserrpp.pdf .


El experimento de Michelson y Gale
  • Michelson y Gale, Nature 115 (1925), pág. 566; Astrophys. J. 61 (1925), pág. 137.
Este es esencialmente el experimento de Sagnac, pero a una escala mucho mayor. Construyeron un interferómetro de anillo fijo en el suelo con un tamaño de 0,2 millas por 0,4 millas (aproximadamente 320 m por 640 m). De hecho, detectaron la rotación de la Tierra.
  • Dunn et al., “Diseño y operación de un láser de anillo rectangular de 367 m 2 ”, Appl. Optics, 41, pág. 1685 (2002).
Un láser de anillo grande y moderno.
g − 2 Experimentos como prueba de relatividad especial
El valor g es la relación giromagnética de una partícula y es exactamente 2 para una partícula clásica con carga y espín. Entonces, g −2 mide el momento magnético anómalo de la partícula y puede usarse (a través de QED ) como una prueba de RE.
  • Newman y col., Phys. Rev. Lett. 40 no. 21 (1978), pág. 1355.
Una discusión de la técnica básica de usar mediciones del momento magnético anómalo de electrones y muones como prueba de RE, y un análisis de algunos datos de electrones de baja energía.
  • F. Combley y col., Physical Review Letters 42 (1979), pág. 1383.
Mediciones de electrones y muones.
  • PS Cooper y col., Physical Review Letters 42 (1979), pág. 1386.
Mediciones de electrones hasta 12 GeV.
  • Farley y col., Nuovo Cimento Vol. 45 , pág. 281 (1966).Farley y col., Nature 217 , pág. 17 (1968).Bailey y col., Nuovo Cimento 9A , pág. 369 (1972).Bailey y col., Phys. Letón. 68B no. 2 (1977), pág. 191.
Medidas del momento magnético anómalo de los muones.
  • Bennett et al., “Medición del momento magnético anómalo del muón negativo a 0,7 ppm”, Phys. Rev. Lett., 92; 1618102 (2004).
El experimento de Brookhaven para medir g −2 para muones, http://www.g-2.bnl.gov/ .


El sistema de posicionamiento global (GPS)


Si bien no es realmente un experimento, ni una especie de prueba de RE, el GPS es un sistema interesante y útil en el que la relatividad juega un papel importante. En particular, se ha convertido en el mejor y más económico método de transferencia de tiempo de alta precisión en todo el mundo.Operaciones GPS del Observatorio Naval de los Estados Unidos (USNO). Incluye una descripción general del GPS y detalles actuales de su funcionamiento.Un tutorial y una descripción general del GPS.Una gran colección de enlaces a recursos GPS, tutoriales y referencias. Más actualizado que la mayoría de las otras referencias en esta sección.
  • Allan y col., IEEE Trans. Inst. y Medidas, IM-32 no. 2 (1985), pág. 118.
Discuten en detalle cómo se pueden realizar las comparaciones de tiempo y frecuencia entre las diversas organizaciones de estándares del mundo con una precisión de aproximadamente 1 parte en 10 14 , utilizando satélites GPS.
  • Ashby y Allan, "Coordinar el tiempo en y cerca de la Tierra", Phys. Rev. Lett. 53 no. 19 (1984), pág. 1858.
Discuten cómo se usa el sistema de coordenadas GPS en y cerca de la Tierra. También describen dos comparaciones diferentes entre USNO y el Observatorio de París.
  • Petit y Wolf, "Teoría relativista de la transferencia de tiempo de picosegundos en las proximidades de la Tierra", Astron. y Astrophys. 286 (1994), pág. 971.
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  • Saburi et al., “Comparación de tiempo de alta precisión vía satélite y discrepancia de sincronización observada”, IEEE Trans. Inst. Meas. IM-25 no. 4 (1976), pág. 473.
La "discrepancia" que mencionan es simplemente el efecto Sagnac , y las observaciones concuerdan con las predicciones.


Alcance láser lunar
  • Bender y col., Science 182 (1973), pág. 229.
Los reflectores de esquina colocados en la luna por los astronautas del Apolo se utilizan para verificar la RG con una precisión neta de 15 cm en la distancia del telescopio al reflector.
  • Mueller y col., Ap. J. 382 (1991), pág. L101.
  • Williams y col., Phys. Rev. Lett. 36 no. 11 (1976), pág. 551.Williams y col., Phys. Rev. D53 no. 12 (1996), pág. 6730.
  • Dickey y col., Science 265 (1994), pág. 482.

Radiación cósmica de fondo por microondas (CMBR)


El CMBR es una radiación de microondas difusa y casi isotrópica que aparentemente inunda todo el espacio. Generalmente se piensa que es una reliquia del Big Bang. Si bien no es realmente una prueba de RE, las mediciones de CMBR pueden ser de interés para algunos lectores: existe un marco inercial local único cerca de la Tierra en el que su momento dipolar es cero; este cuadro se mueve con una velocidad de ~ 370 km / s en relación con el sol.
  • Smoot y col., Phys. Rev. Lett. 39 no. 14 (1977), pág. 898.
Detectó una anisotropía en el CMBR y determinó que es principalmente una anisotropía dipolar que sería cero en un marco que se mueve a 390 ± 60 km / s con respecto a la Tierra.
  • Mather y col., Ap. J. 420 (1994), pág. 439.
Medida del CMBR por el instrumento FIRAS del satélite COBE .
  • Bennett et al., Physics Today (noviembre de 1997), pág. 32.
Se describen variaciones de microkelvin en el CMBR. Tenga en cuenta que estos son después de restar el dipolo (es decir, estas variaciones se miden en el "marco de dipolo cero" del CMBR moviéndose a unos 370 km / s con respecto a la Tierra).
  • Songalla y col., Nature 371 (1994), pág. 43.
Presentan una medida de la CMBR para un objeto distante con z = 1.776 (z es el corrimiento al rojo, que a menudo se usa como medida de la distancia desde la Tierra).
  • Ge y col., Ap. J. 474 (1997), pág. 67.
Presentan una medida de la CMBR para un objeto distante con z = 1,9731.WMAP es un conjunto más reciente de mediciones por satélite del CMBR. Tiene una resolución considerablemente mejor que las mediciones anteriores.


La constancia de las constantes físicas
  • Tubbs y Wolfe, “Evidencia de la uniformidad a gran escala de las leyes físicas”, Ap. J. 236 (1980), pág. L105.
Se muestra la uniformidad de 1 parte en 10 4 , posterior a una época correspondiente a menos del 5% de la edad actual del universo.
  • Potekhin y Varshalovich, “No variabilidad de la constante de estructura fina sobre escalas de tiempo cosmológicas”, Astron. Astrophys. Supl. Ser. 104 (1994), pág. 89.
Los espectros de cuásares con corrimientos al rojo z ~ 0,2–3,7 se utilizan para poner un límite a la tasa de cambio de alfa de aproximadamente 4 × 10 −14 por año.
  • Fischer et al., "Nuevos límites en la deriva de las constantes fundamentales de las mediciones de laboratorio", Phys. Rev. Lett., 92, no. 23, 230802 (2004).
Nuevos límites a partir de mediciones en hidrógeno atómico.


La neutralidad de las moléculas
  • Dylla y King, Phys. Rev. A7 (1973) pág. 1224.
La carga del hexafluoruro de azufre es menos de 2 × 10 -19 veces la carga de un electrón.

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