Hafeleův–Keatingův experiment

Hafeleův-Keatingův experiment byl pokus o ověření teorie relativity. Provedli jej v říjnu 1971 Američané Joseph Hafele a Richard Keating. Pokus spočíval v letu kolem světa po a proti směru otáčení Země. Výzkumníci cestovali běžnými linkovými lety s césiovými hodinami, jejichž údaj porovnali s údajem hodin United States Naval Observatory. Výsledek publikovali v roce 1972 v časopise Science[1].[2] Experiment byl zopakován u příležitosti 25. výročí jeho prvního provedení.

Rovnice

Jedny z césiových hodin HP 5061A použitých při Hafeleově-Keatingově experimentu.

Rovnice, které byly pro vysvětlení experimentu použity:

Celková dilatace času

T = Δ τ v + Δ τ g + Δ τ s {\displaystyle \mathrm {T} =\Delta \tau _{v}+\Delta \tau _{g}+\Delta \tau _{s}}

Vliv rychlosti podle speciální teorie relativity

Δ τ v = 1 2 c 2 i = 1 k v i 2 Δ τ i {\displaystyle \Delta \tau _{v}=-{\frac {1}{2c^{2}}}\sum _{i=1}^{k}v_{i}^{2}\Delta \tau _{i}}

Vliv gravitace podle obecné teorie relativity

Δ τ g = g c 2 i = 1 k ( h i h 0 ) Δ τ i {\displaystyle \Delta \tau _{g}={\frac {g}{c^{2}}}\sum _{i=1}^{k}(h_{i}-h_{0})\Delta \tau _{i}}

Sagnacův efekt

Δ τ s = ω c 2 i = 1 k R i 2 c o s 2 ϕ i Δ λ i {\displaystyle \Delta \tau _{s}=-{\frac {\omega }{c^{2}}}\sum _{i=1}^{k}R_{i}^{2}cos^{2}\phi _{i}\Delta \lambda _{i}}

kde h = výška, v = rychlost, ω {\displaystyle \omega } = zemská rotace τi = doby jednotlivých úseků letu.

Efekty jednotlivých částí letu byly počítány samostatně a sečteny, protože parametry letů byly různé.

Výsledky

posuv v nanosekundách
spočítáno naměřeno
gravitace
(obecná relativita)
rychlost
(speciální relativita)
celkem
východní směr 144±14 −184 ± 18 −40 ± 23 −59 ± 10
západní směr 179±18 96±10 275±21 273±7

Podle klasické (nerelativistické) fyziky by byl čas společný pro všechny uvažované soustavy, takže by všechny v tabulce uvedené hodnoty měly být nulové: 0 ns.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Hafele-Keating experiment na anglické Wikipedii.

  1. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/177/4044/166
  2. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/177/4044/168

Externí odkazy

  • Logo Wikimedia Commons Obrázky, zvuky či videa k tématu Hafeleův-Keatingův experiment na Wikimedia Commons
Pahýl
Pahýl
Tento článek je příliš stručný nebo postrádá důležité informace.
Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte. Nevkládejte však bez oprávnění cizí texty.