Experimento de Ives y Stilwell

Figura 1. Experimento de Ives y Stilwell (1938). Se aceleraron "rayos anódicos" (una mezcla mayoritariamente de iones de H2+ y de H3+) a través de placas perforadas cargadas con entre 6.788 y 18.350 voltios. El haz y su imagen reflejada se observaron simultáneamente con la ayuda de un espejo cóncavo desplazado 7° del haz.[1]​
Figura 2. El elemento dispersante del espectrógrafo era una rejilla de difracción encendida para maximizar la cantidad de luz total proyectada de primer orden. Una lente telescópica de alta calidad de cinco pies de distancia focal colimó la luz de la rendija en un haz paralelo sobre la rejilla, y luego la luz difractada fue enfocada por una lente similar sobre una placa fotográfica. Todo el aparato se montó sobre una plataforma estable y se realizó en una sala de temperatura constante regulada a 0,1 °C.

El experimento de Ives-Stilwell probó la contribución de la dilatación del tiempo relativista al efecto Doppler de la luz.[1]​[2]​ El resultado estuvo de acuerdo con la fórmula del efecto Doppler transversal (EDT) y fue la primera confirmación cuantitativa directa del factor de dilatación del tiempo. Desde entonces, se han realizado muchos experimentos del mismo tipo que el de Ives y Stilwell, cada vez con mayor precisión. Junto con el experimento de Michelson y Morley y el de Kennedy y Thorndike, forma una de las pruebas fundamentales de la teoría de la relatividad especial.[3]​ Otras pruebas que confirman el efecto Doppler relativista son el Experimento con rotores de Mössbauer y los experimentos modernos de Ives y Stilwell.

Albert Einstein predijo tanto la dilatación del tiempo como el efecto Doppler relativista en su artículo fundamental de 1905.[4]​ Posteriormente (en 1907), propuso un experimento basado en la medición de las frecuencias relativas de la luz percibida como proveniente de "rayos anódicos" (haces de iones positivos creados por ciertos tipos de tubos gas de descarga) en movimiento con respecto al observador, y calculó el desplazamiento Doppler adicional debido a la dilatación del tiempo.[5]​ Este efecto se denominó posteriormente "efecto Doppler transversal" (EDT), ya que inicialmente se pensó que tales experimentos se realizarían considerando el sentido perpendicular con respecto al movimiento de la fuente, para evitar la influencia del desplazamiento Doppler longitudinal. Finalmente, Herbert E. Ives y G. R. Stilwell (refiriéndose a la dilatación del tiempo según la teoría de Lorentz y de Larmor) abandonaron la idea de medir este efecto en ángulos recto. Utilizaron rayos en dirección longitudinal y encontraron una manera de separar el efecto Doppler transversal, mucho más pequeño, del efecto Doppler longitudinal, mucho más grande. El experimento se realizó en 1938[1]​ y se repitió varias veces.[2]​ Se realizaron experimentos similares varias veces con mayor precisión, por ejemplo, Otting (1939),[6]​ Mandelberg et al. (1962),[7]​ Hasselkamp et al. (1979),[8]​ y Botermann ' 'et al.[9]​

  1. ↑ a b c Ives, H. E.; Stilwell, G. R. (1938). «An experimental study of the rate of a moving atomic clock». Journal of the Optical Society of America 28 (7): 215. Bibcode:1938JOSA...28..215I. doi:10.1364/JOSA.28.000215. 
  2. ↑ a b Ives, H. E.; Stilwell, G. R. (1941). «An experimental study of the rate of a moving atomic clock. II». Journal of the Optical Society of America 31 (5): 369. Bibcode:1941JOSA...31..369I. doi:10.1364/JOSA.31.000369. 
  3. ↑ Robertson, H. P. (1949). «Postulate versus Observation in the Special Theory of Relativity». Reviews of Modern Physics 21 (3): 378-382. Bibcode:1949RvMP...21..378R. doi:10.1103/RevModPhys.21.378. 
  4. ↑ Einstein, Albert (1905). «Zur Elektrodynamik bewegter Körper». Annalen der Physik 322 (10): 891-921. Bibcode:1905AnP...322..891E. doi:10.1002/andp.19053221004.  English translation: 'On the Electrodynamics of Moving Bodies'
  5. ↑ Einstein, Albert (1907). «Über die Möglichkeit einer neuen Prüfung des Relativitätsprinzips». Annalen der Physik 328 (6): 197-198. Bibcode:1907AnP...328..197E. doi:10.1002/andp.19073280613. 
  6. ↑ Otting, G. (1939). «Der quadratische Dopplereffekt». Physikalische Zeitschrift 40: 681-687. 
  7. ↑ Mandelberg, Hirsch I.; Witten, Louis (1962). «Experimental verification of the relativistic doppler effect». Journal of the Optical Society of America 52 (5): 529. Bibcode:1962JOSA...52..529M. doi:10.1364/josa.52.000529. 
  8. ↑ Hasselkamp, D.; Mondry, E.; Scharmann, A. (1 de junio de 1979). «Direct observation of the transversal Doppler-shift». Zeitschrift für Physik A 289 (2): 151-155. Bibcode:1979ZPhyA.289..151H. S2CID 120963034. doi:10.1007/BF01435932. 
  9. ↑ Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; no se ha definido el contenido de las referencias llamadas boter