Новости науки17.01.02. О постоянстве скорости света.

Ввиду важности СТО и ОТО для современной физики экспериментальная проверка оснований и предсказаний этих теорий представляет большой интерес и продолжается постоянно. Недавно группа немецких ученых провела эксперименты по проверке зависимости скорости света от скорости движения лабораторной системы отсчета относительно гипотетической неподвижной среды. С точностью, превышающей ранее достигнутую в три раза, было продемонстрировано постоянство скорости света.

Среди экспериментов разных типов, свидетельствующих в пользу правильности СТО, в настоящий момент наименее точными являются эксперименты типа Кеннеди-Торндайка, свидетельствующие о независимости скорости света от скорости движения лабораторной системы отсчета относительно неподвижной системы отсчета. Группа ученых из университета Констанца провела длительный эксперимент с целью исследовать возможное влияние изменения скорости движения лаборатории на скорость света. Земля вращается вокруг своей оси (для Констанца соответствующая скорость - 330 м/c), движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/c и, вместе с Солнцем, обращается вокруг центра галактики со скоростью 377 км/c. Соответственно, скорость движения конкретной точки на поверхности Земли, где расположена физическая лаборатория, относительно неподвижной системы отсчета не является постоянной. Если бы скорость света зависела от скорости движения лаборатории v (c = c(v)) , то вследствие зависимости v от времени скорость света также должна была бы меняться со временем.

Для оптического резонатора, образованного двумя зеркалами (рис.1), резонансная частота n_рез= mc(v)/2l, где l - длина резонатора, а m - номер моды. Следовательно, изменение скорости движения Земли относительно неподвижной системы отсчета должно - в предположении c = c(v(t)) - приводить к изменению резонансной частоты. Поэтому, сравнивая резонансную частоту с некоторой эталонной частотой (в эксперименте - частота излучения, обусловленного переходом между двумя электронными состояниями молекулы I₂), можно зафиксировать, происходит изменение скорости света или нет. Для того, чтобы избежать дрейфа резонансной частоты вследствие процессов релаксации в материале зеркал, приводящих к изменению длины резонатора со временем, резонатор был охлажден до температуры жидкого гелия. В качестве источника света использовался стабилизированный Nd:YAG лазер.

Рис.1. Схема эксперимента. Слева - охлажденный до гелиевых температур оптический резонатор (CORE), представляющий собой стандарт длины, справа - стандарт времени (источник) на основе перехода между двумя электронными состояниями молекулы I₂.

Эскперимент проводился в течении 190 дней, что позволило бы обнаружить влияние изменения скорости движения лабораторной системы отсчета относительно неподвижной системы отсчета, вызванного обращением Земли вокруг Солнца. Однако в пределах точности эксперимента не было обнаружено никакого изменения скорости света. Данные исследования позволили в три раза уменьшить верхний предел для коэффициента зависимости скорости света от скорости движения лабораторной системы отсчета относительно гипотетической неподвижной среды.

1. C.Braxmaier, H.Mueller, O.Pradl et al. Phys.Rev.Lett., v.88, 010401 (2002).

перейти к началу страницы