Хјус-Древеров опит

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
7Li-НМР спектар на LiCl (1M) во D2O. Острината,на неделивата НМР линија на овој изотоп на литиумот ја докажува изотропијата на масата и просторот.

Хујс-Древеров опит (часовна споредба,часовна анизотропија, изотропија на масата, или опити на енергијата на изотропијата) — спектроскопски тестови на изотропијата на масата и просторот. Како во Мајкелсон-Морлиевиот обид, постоењето на референтен приоритетен систем или другите остапувања од Лоренцовата инваријатност можат да бидат тестирани,кои имаат влијание при важноста на принципот на еквивалентноста. На тој начин овие опити се однесуваат на основните аспекти на двете теории специјалната и општата теорија за релативност. За разлика од Мајкелсон-Морлиев вид на обиди, Хујс-Древеровиот опит, ја тестира изотропијата на интеракцијата на самата материја, која се состои од протони, неутрони, и електрони. Постигнатата точност прави овој вид на опити, го прави еден од најдобрите опити кој ја потрдиле тоноста на теоријата за релативноста (Погледјате тестови за специјалната теорија за релативноста).[A 1] [A 2] [A 3] [A 4] [A 5] [A 6]

Опитите на Хјус и Древер[уреди | уреди извор]

Џузепе Кокони и Едвин Ернест Салпитер (1958) задале теорија дека инерцијата зависи од околните маси според Маховиот принцип. Нехомогената распределба на материјата на тој начин би довел до анизотропијата на инерција во различни насоки. Евристичките дискусии довеле до верување дека која и да било инерцијална анизотропија, доколку постои, би предоминирале придонесите на масата од центарот на нашата галаксија.Тие тврделе дека оваа анизотропија може да да се набљудува нна два начина: мерејќи го Земановото делење на атомот,[1] или мерејќи го Земановото делење при нуклеарната возбудена состојба на 57
Fe
користејќи го Месбауеровиот ефект. [2]

Верон Хјус и сорб. (1960)[3] и Роналд Древер (1961)[4] самостојно дспровеле слични спектроскопски експерименти со цел да го тестираат Маховиот принцип. Сепак, тие не го користеле Месбауеровиот ефект но направиле магнетно резонантни мерења на јадрото на литиум-7, чија основната состојба поседува спин од 32. Основната состојба е поделена на четири еднакво распоредени магнетни енергетски нивоа кои се мерат во магнетно поле во согласност со неивниот магнетен квантен број. Нуклеарните бранови за различни енергетски нивоа имаат различни просторни распределби во однос на магнетното поле, и на тој начин имаат различни зависности од насоката. Ако изотропијата на масата е задоволена, секоја промена помеѓу еден пар од сосоедните нивоа треба да оддаде фотони со исти фреквенции, што резултира во една единствена, изострена спектрална линија. Од друга страна пак, ако инерцијата има насочена зависност, треба да се набљудува тројна или проширена резонантна линија. За време на експериментот на Древер во период од 24 часа, Земјата ќе сврти круг околу својата оска, при што оската на магнетните полиња ќе мине низ различни делови од небото. Древер посветил посебно внимание на однесувањето на спектралната линија како магнетните полиња минуале преку центарот на Галаксијата.[A 7] Ни Хјус ниту пак Древер забележале некакви фреквенциски промени кај енергиските нивоа, и поради големата прецизност на нивните експерименти, максималната анизотропија би можела да биде ограничена на 0,04 Hz = 10−25 GeV.

Во врска со последиците на нултиот резултат на Маховиот принцип, било докажано од Роберт Дик (1961) дека тоа е во согласност со овој принцип, додека пак просторната анизотропија е иста за сите честички. На тој начин нултиот резултат покажува дека ефектите на инертната анизотропија се,и доколку постојат, универзални за сите честички и месно невидливи.[5][6]

Современо толкување[уреди | уреди извор]

Додека мотивот за овој експеримент бил да се тестира Маховиот принцип, оттогаш стана признат како важен тест за Лоренцовите инваријантности и на тој начин специјалната теорија за релативноста. Ова се должи пред се на анизотропските ефекти во присуство на приоритетниот систем и Лоренцовиот нарушувачки референтен систем обично се идентификува со КПЗ почетен систем како некој вид на етер (релативна брзина од околу 368 km/s). Затоа, негативниот резултат на Хјус-Древеровиот опит (како и опитот на Мајкелсон-Морлиевиот обид) го исклучува постоењето на таков систем. Особено, Хјус-Древеровите тестови на Лоренцовите нарушувања се опишани од страна на пробната теорија за специјалната релативност изнесена од страна на Марк Хауган и Клифорд Вил. Според овој модел, Лоренцовите нарушувања во присуство на приоритетниот систем можат да доведат до разлики помеѓу максималната реална брзина на масивните честички и брзината на светлината. Ако тие биле различни, својствата и фреквенциите на материјалните заемодејства би се смениле исто така. Покрај тоа, таа е основна последица на принципот на еквивалентност на општата теорија за релативноста додека Лоренцовата инваријантност на локално ниво го држи слободниот придвижувачки референтен систем = локална Лоренцова инваријантност (ЛЛИ).Тоа значи дека резултатите од овој опит се од интерес за двете теории специјалната и општата теорија за релативност.[A 1][A 2]

Од фактот дека се споредуваат различни фреквентни („часовници“), овие опити исто така се означуваат како експериментална часовна споредба.[A 3][A 4]

Скорешни опити[уреди | уреди извор]

Покрај Лоренцовите нарушувања поради приоритетниот референтен систем или влијанијата од Маховиот принцип, спонтаното нарушување на Лоренцовата инваријантност и CPT симетријата се од интерес поради предвивдувања на разни модели на квантната гравитација кои укажуваат на нивното постоење. Современите ажурирања на Хјус-Древеровиот опит се спроведени за проучување на можните Лоренцови и CPT прекршувања кај неутроните и протоните. Користејќи спински поларизациски системи и сомагнетометри (за да се потиснат магнетните влијанија), точноста и чуствителноста на овие опити биле значително зголемени. Покрај, тоа користејќи спинска поларизација торзиската вага, бил тестиран и електронската област.[A 5][A 6]

Сите овие експерименти досега дале негативни резултати, па се уште нема знак за постоењето на приоритетен систем или било каков друг облик на Лоренцови нарушувања. Вредностите на следната табела се поврзани со коефициентите дадени од страна на Проширениот стандарден модел,често се користи ефективната теорија за полето за да се проценат можните Лоренцови нарушувања (Погледајте Тестови на теоријата за релативност). Од тука, било какво остапување на Лоренцовата инваријантност може да се поврзе со одредени коефициенти. Бидејќи при овие опити се тестирани низи на коефициенти, се дава само на вредноста на максималната чуствителност (за прецизни податоци, погледајте ги поединечните статии):[A 3][A 8][A 4]

Автор Година СМП ограничување Опис
Протон Неутрон Електрон
Престаж и сорб.[7] 1985 10−27 Споредување на јадрениот спински завртувачки премин на {{SimpleNuclide2|Beryllium|9|charge=+} (се чуваат во пенингова замка) со премин на водородниот масер.
Филип [8] 1987 10−27 Биле истражуани Синусоидални осцилации со помош на криогени спинско-торзионо нишало носејќи попречно поларизиран магнет.
Ламоро и сорб.[9] 1989 10−29 Тие предизвикувале диполен и квадриполен спин на поларизација во пареа на 201
Hg
, со што квадриполната енергетска промена може да се набљудува.
Чап и сорб.[10] 1989 10−27 Временската зависност на квадриполното делење на Земановите нивоа.Се споредуваат поларизирани и спинско разменети 21
Ne
и 3
He
.
Вајнленд и сорб.[11] 1991 10−25 Аномалните диполни-монопол и дипол-дипол споевие се истражувани од страна на хиперфини резонанци во 9
Be+
.
Ванг и сорб.[12] 1993 10−27 Спинко-торзионо нишало кое носи спинско-полизирани 6Dy23Fe се испитува маса за ѕвездени промени.
Берлунг и сорб.[13] 1995 10−27 10−30 10−27 Фреквенциите на 199Hg и 133Cs се споредувани со примена на магнетно поле.
Беар и сорб.[14] 2000 10−31 Фреквенциите на 129
Xe
и 3
He
се споредуваат Земановите масери.
Филип и сорб.[15] 2000 10−27 Се мери Земановата фрекбенција користејќи водородни масери.
Хамфри и сорб.[16] 2003 10−27 10−27 Види Филип и сорб. (2000).
Хоу и сорб.[17] 2003 10−29 Види Ванг и сорб. (1993).
Кане и сорб.[18] 2004 10−32 Види Беар и сорб. (2000).
Волф и сорб.[19] 2006 10−25 Се мерат атомските фреквенции со помош на ласерско ладење на 133
Cs
атомска фонтана.
Хекел и сорб.[20] 2006 10−30 Тие користат спинско-торзионо нишало со четири делови од Алинико и четири делови од Sm5Co.
Хекел и сорб.[21] 2008 10−31 Види Хекел и сорб.(2006).
Алтарев и сорб.[22] 2009 10−29 Се разгледува фреквенциската спин-прецесија складирана во ултраладните неутрони на 199
Hg
.
Браун и сорб.[23] 2010 10−32 10−33 Споредување на фреквенциите со сомагнетометар на K / 3
He
.
Гемел и сорб.[24] 2010 10−32 Споредување на фреквенциите со сомагнетометар 129
Xe
/ 3
He
.
Смичиклас и сорб.[25] 2011 10−29 Споредување на фреквенциите со сомагнетометар 21
Ne
/ Rb / K. Тест за максимална можна брзина на неутроните.
Пек и сорб.[26] 2012 10−30 10−31 Слично со Берглунд и сорб. (1995).
Хохензе и сорб.[27] 2013 10−17 Мерења на промените на фреквенциите на две речиси дегенерирани состојби на 164
Dy
и 162
Dy
. Тест за максималната можна брзина на електроните.
Алмендигер и сорб.[28] 2013 10−34 Види Гимел и сорб. (2010).

Секундарни извори[уреди | уреди извор]

  1. 1,0 1,1 Will, C. M.. The Confrontation between General Relativity and Experiment. „Living Reviews in Relativity“ том  9 (3). http://www.livingreviews.org/lrr-2006-3. посет. 23 јуни 2011 г. 
  2. 2,0 2,1 Will, C. M.. Stable clocks and general relativity. „Proceedings of the 30th Rencontres de Moriond“: 417. Bibcode1995dmcc.conf..417W. 
  3. 3,0 3,1 3,2 Kostelecký, V. Alan; Lane, Charles D.. Constraints on Lorentz violation from clock-comparison experiments. „Physical Review D“ том  60 (11): 116010. doi:10.1103/PhysRevD.60.116010. Bibcode1999PhRvD..60k6010K. 
  4. 4,0 4,1 4,2 Mattingly, David. Modern Tests of Lorentz Invariance. „Living Rev. Relativity“ том  8 (5): 5. doi:10.12942/lrr-2005-5. Bibcode2005LRR.....8....5M. http://www.livingreviews.org/lrr-2005-5. 
  5. 5,0 5,1 Pospelov, Maxim; Romalis, Michael. Lorentz Invariance on Trial. „Physics Today“ том  57 (7): 40–46. doi:10.1063/1.1784301. Bibcode2004PhT....57g..40P. http://physics.princeton.edu/romalis/articles/Pospelov%20and%20Romalis%20-%20Lorentz%20Invariance%20on%20Trial.pdf. 
  6. 6,0 6,1 Walsworth, R.L.. Tests of Lorentz Symmetry in the Spin-Coupling Sector. „Lecture Notes in Physics“. Lecture Notes in Physics том  702: 493–505. doi:10.1007/3-540-34523-X_18. ISBN 978-3-540-34522-0. http://www.cfa.harvard.edu/Walsworth/pdf/LNP_ch_19.pdf. 
  7. Bartusiak, Marcia (2003). Einstein's Unfinished Symphony: Listening to the Sounds of Space-Time. Joseph Henry Press. стр. 96–97. ISBN 0425186202. http://books.google.com/books?id=pSYbbgSAZR8C&pg=PT96#v=onepage&q&f=false. посет. 15 јули 2012 г. „'I watched that line over a 24-hour period as the Earth rotated. As the axis of the field swung past the center of the galaxy and other directions, I looked for a change,' recalls Drever.“ 
  8. Hou, Li-Shing; Ni, Wei-Tou; Li, Yu-Chu M.. Test of Cosmic Spatial Isotropy for Polarized Electrons Using a Rotatable Torsion Balance. „Physical Review Letters“ том  90 (20): 201101. doi:10.1103/PhysRevLett.90.201101. PMID 12785879. Bibcode2003PhRvL..90t1101H. 

Првични извори[уреди | уреди извор]

  1. Cocconi, G.; Salpeter E.. A search for anisotropy of inertia. „Il Nuovo Cimento“ том  10 (4): 646–651. doi:10.1007/BF02859800. 
  2. Cocconi, G.; Salpeter E.. Upper Limit for the Anisotropy of Inertia from the Mössbauer Effect. „Physical Review Letters“ том  4 (4): 176–177. doi:10.1103/PhysRevLett.4.176. Bibcode1960PhRvL...4..176C. 
  3. Hughes, V. W.; Robinson, H. G.; Beltran-Lopez, V.. Upper Limit for the Anisotropy of Inertial Mass from Nuclear Resonance Experiments. „Physical Review Letters“ том  4 (7): 342–344. doi:10.1103/PhysRevLett.4.342. Bibcode1960PhRvL...4..342H. 
  4. Drever, R. W. P.. A search for anisotropy of inertial mass using a free precession technique. „Philosophical Magazine“ том  6 (65): 683–687. doi:10.1080/14786436108244418. Bibcode1961PMag....6..683D. 
  5. Dicke, R. H.. Experimental Tests of Mach's Principle. „Physical Review Letter“ том  7 (9): 359–360. doi:10.1103/PhysRevLett.7.359. Bibcode1961PhRvL...7..359D. 
  6. Dicke, R. H. (1964). The Theoretical Significance of Experimental Relativity. Gordon and Breach. 
  7. Prestage, J. D.; Bollinger, J. J.; Itano, W. M.; Wineland, D. J.. Limits for spatial anisotropy by use of nuclear-spin-polarized Be-9(+) ions. „Physical Review Letters“ том  54 (22): 2387–2390. doi:10.1103/PhysRevLett.54.2387. PMID 10031329. Bibcode1985PhRvL..54.2387P. 
  8. Phillips, P. R.. Test of spatial isotropy using a cryogenic spin-torsion pendulum. „Physical Review Letters“ том  59 (5): 1784–1787. doi:10.1103/PhysRevLett.59.1784. Bibcode1987PhRvL..59.1784P. 
  9. Lamoreaux, S. K.; Jacobs, J. P.; Heckel, B. R.; Raab, F. J.; Fortson, E. N.. Optical pumping technique for measuring small nuclear quadrupole shifts in 1S(0) atoms and testing spatial isotropy. „Physical Review A“ том  39 (3): 1082–1111. doi:10.1103/PhysRevA.39.1082. PMID 9901347. Bibcode1989PhRvA..39.1082L. 
  10. Chupp, T. E.; Hoare, R. J.; Loveman, R. A.; Oteiza, E. R.; Richardson, J. M.; Wagshul, M. E.; Thompson, A. K.. Results of a new test of local Lorentz invariance: A search for mass anisotropy in 21Ne. „Physical Review Letters“ том  63 (15): 1541–1545. doi:10.1103/PhysRevLett.63.1541. PMID 10040606. Bibcode1989PhRvL..63.1541C. 
  11. Wineland, D. J.; Bollinger, J. J.; Heinzen, D. J.; Itano, W. M.; Raizen, M. G.. Search for anomalous spin-dependent forces using stored-ion spectroscopy. „Physical Review Letters“ том  67 (13): 1735–1738. doi:10.1103/PhysRevLett.67.1735. PMID 10044234. Bibcode1991PhRvL..67.1735W. 
  12. Wang, Shih-Liang; Ni, Wei-Tou; Pan, Sheau-Shi. New Experimental Limit on the Spatial Anisotropy for Polarized Electrons. „Modern Physics Letters A“ том  8 (39): 3715–3725. doi:10.1142/S0217732393003445. Bibcode1993MPLA....8.3715W. 
  13. Berglund, C. J.; Hunter, L. R.; Krause, D., Jr.; Prigge, E. O.; Ronfeldt, M. S.; Lamoreaux, S. K.. New Limits on Local Lorentz Invariance from Hg and Cs Magnetometers. „Physical Review Letters“ том  75 (10): 1879–1882. doi:10.1103/PhysRevLett.75.1879. PMID 10059152. Bibcode1995PhRvL..75.1879B. 
  14. Bear, D.; Stoner, R. E.; Walsworth, R. L.; Kostelecký, V. Alan; Lane, Charles D.. Limit on Lorentz and CPT Violation of the Neutron Using a Two-Species Noble-Gas Maser. „Physical Review Letters“ том  85 (24): 5038–5041. doi:10.1103/PhysRevLett.85.5038. PMID 11102181. Bibcode2000PhRvL..85.5038B. 
  15. Phillips, D. F.; Humphrey, M. A.; Mattison, E. M.; Stoner, R. E.; Vessot, R. F.; Walsworth, R. L.. Limit on Lorentz and CPT violation of the proton using a hydrogen maser. „Physical Review D“ том  63 (11): 111101. doi:10.1103/PhysRevD.63.111101. Bibcode2001PhRvD..63k1101P. 
  16. Humphrey, M. A.; Phillips, D. F.; Mattison, E. M.; Vessot, R. F.; Stoner, R. E.; Walsworth, R. L.. Testing CPT and Lorentz symmetry with hydrogen masers. „Physical Review A“ том  68 (6): 063807. doi:10.1103/PhysRevA.68.063807. Bibcode2003PhRvA..68f3807H. 
  17. Hou, Li-Shing; Ni, Wei-Tou; Li, Yu-Chu M.. Test of Cosmic Spatial Isotropy for Polarized Electrons Using a Rotatable Torsion Balance. „Physical Review Letters“ том  90 (20): 201101. doi:10.1103/PhysRevLett.90.201101. PMID 12785879. Bibcode2003PhRvL..90t1101H. 
  18. Canè, F.; Bear, D.; Phillips, D. F.; Rosen, M. S.; Smallwood, C. L.; Stoner, R. E.; Walsworth, R. L.; Kostelecký, V. Alan. Bound on Lorentz and CPT Violating Boost Effects for the Neutron. „Physical Review Letters“ том  93 (23): 230801. doi:10.1103/PhysRevLett.93.230801. PMID 15601138. Bibcode2004PhRvL..93w0801C. 
  19. Wolf, P.; Chapelet, F.; Bize, S.; Clairon, A.. Cold Atom Clock Test of Lorentz Invariance in the Matter Sector. „Physical Review Letters“ том  96 (6): 060801. doi:10.1103/PhysRevLett.96.060801. PMID 16605978. Bibcode2006PhRvL..96f0801W. 
  20. Heckel, B. R.; Cramer, C. E.; Cook, T. S.; Adelberger, E. G.; Schlamminger, S.; Schmidt, U.. New CP-Violation and Preferred-Frame Tests with Polarized Electrons. „Physical Review Letters“ том  97 (2): 021603. doi:10.1103/PhysRevLett.97.021603. PMID 16907432. Bibcode2006PhRvL..97b1603H. 
  21. Heckel, B. R.; Adelberger, E. G.; Cramer, C. E.; Cook, T. S.; Schlamminger, S.; Schmidt, U.. Preferred-frame and CP-violation tests with polarized electrons. „Physical Review D“ том  78 (9): 092006. doi:10.1103/PhysRevD.78.092006. Bibcode2008PhRvD..78i2006H. 
  22. Altarev, I.; Baker, C.A.; Ban, G.; Bison, G.; Bodek, K.; Daum, M.; Fierlinger, P.; Geltenbort, P.; и др.. Test of Lorentz Invariance with Spin Precession of Ultracold Neutrons. „Physical Review Letters“ том  103 (8): 081602. doi:10.1103/PhysRevLett.103.081602. PMID 19792714. Bibcode2009PhRvL.103h1602A. 
  23. Brown, J. M.; Smullin, S. J.; Kornack, T. W.; Romalis, M. V.. New Limit on Lorentz- and CPT-Violating Neutron Spin Interactions. „Physical Review Letters“ том  105 (15): 151604. doi:10.1103/PhysRevLett.105.151604. PMID 21230893. Bibcode2010PhRvL.105o1604B. 
  24. Gemmel, C.; Heil, W.; Karpuk, S.; Lenz, K.; Sobolev, Yu.; Tullney, K.; Burghoff, M.; Kilian, W.; Knappe-Grüneberg, S.; Müller, W.; Schnabel, A.; Seifert, F.; Trahms, L.; Schmidt, U.. Limit on Lorentz and CPT violation of the bound neutron using a free precession He3/Xe129 comagnetometer. „Physical Review D“ том  82 (11): 111901. doi:10.1103/PhysRevD.82.111901. Bibcode2010PhRvD..82k1901G. 
  25. M. Smiciklas; and others; Cheuk; Smullin; Romalis. New Test of Local Lorentz Invariance Using a 21Ne-Rb-K Comagnetometer. „Physical Review Letters“ том  107 (17): 171604. doi:10.1103/PhysRevLett.107.171604. PMID 22107506. Bibcode2011PhRvL.107q1604S. 
  26. Peck, S.K.; Kim, D. K.; Stein, D.; Orbaker, D.; Foss, A.; Hummon, M. T.; Hunter, L. R.. New Limits on Local Lorentz Invariance in Mercury and Cesium. „Physical Review A“ том  86 (1): 012109. doi:10.1103/PhysRevA.86.012109. Bibcode2012PhRvA..86a2109P. 
  27. Hohensee, M.A.; Leefer, N.; Budker, D.; Harabati, C.; Dzuba, V. A.; Flambaum, V. V.. Limits on violations of Lorentz symmetry and the Einstein equivalence principle using radio-frequency spectroscopy of atomic dysprosium. „Physical Review Letters“ том  111 (5): 050401. doi:10.1103/PhysRevLett.111.050401. PMID 23952369. Bibcode2013PhRvL.111e0401H. 
  28. Allmendinger, F.; Heil, W.; Karpuk, S.; Kilian, W.; Scharth, A.; Schmidt, U.; Schnabel, A.; Sobolev, Yu.; и др.. New limit on Lorentz and CPT violating neutron spin interactions using a free precession 3He-129Xe co-magnetometer. „Physical Review Letters“ том  112 (11): 110801. doi:10.1103/PhysRevLett.112.110801. PMID 24702343. Bibcode2014PhRvL.112k0801A. 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]