Оглавление
- 1 Эксперимент Паунда–Ребки
- 1.1 Эксперимент Паунда–Ребки
- 1.2 Принцип эквивалентности
- 1.3 Появление общей теории относительности
- 1.4 Трудности в измерении гравитационного красного смещения
- 1.5 Эффект Мессбауэра
- 1.6 Эксперимент Паунда и Ребки
- 1.7 Методология эксперимента
- 1.8 Результаты эксперимента
- 1.9 Метод модуляции для обнаружения небольших сдвигов
- 1.10 Процесс измерения
- 1.11 Результаты измерений
- 1.12 Текущее состояние гравитационного красного смещения
- 1.13 Теоретический статус гравитационного красного смещения
- 1.14 Будущие исследования
- 1.15 Полный текст статьи:
- 2 Эксперимент Паунда–Ребки
Эксперимент Паунда–Ребки
-
Эксперимент Паунда–Ребки
- Отслеживание изменений частоты гамма-лучей в гравитационном поле Земли
- Проверка предсказаний Эйнштейна о гравитационном красном и синем смещении
- Начало эры точных испытаний общей теории относительности
-
Принцип эквивалентности
- Эйнштейн предсказал гравитационное красное и синее смещение на основе принципа эквивалентности
- Свет в гравитационном поле эквивалентен системе без гравитации, движущейся с ускорением
-
Появление общей теории относительности
- Эйнштейн использовал общую теорию относительности для подтверждения своих эвристических аргументов
- Гравитационное красное смещение стало одним из классических тестов теории
-
Трудности в измерении гравитационного красного смещения
- Предсказанное смещение спектральных линий Солнца было трудно измерить
- Первые попытки измерения были неубедительными
-
Эффект Мессбауэра
- Мессбауэр открыл явление безоткатного γ-излучения
- В 1959 году Паунд и Ребка начали использовать этот эффект для наземных испытаний
-
Эксперимент Паунда и Ребки
- Использовали 57Fe для излучения без отдачи
- Обнаружили систематические ошибки из-за колебаний температуры и чувствительности ядерного перехода
- Эксперимент проводился в башне лаборатории Джефферсона Гарвардского университета
-
Методология эксперимента
- Вибрирующая катушка динамика создавала доплеровский сдвиг
- Гидравлический цилиндр изменял положение источника и поглотителя
- Термопары измеряли разницу температур между источником и поглотителем
-
Результаты эксперимента
- Подтверждение предсказаний Эйнштейна о гравитационном красном и синем смещении
-
Метод модуляции для обнаружения небольших сдвигов
- Линия излучения 57Fe имела полуширину 1,13×10-12 и ожидаемый гравитационный сдвиг частоты 2,5×10-15.
- Измерение сдвига потребовало сложного протокола сбора и анализа данных.
- Метод “определения наклона” использовался для сравнения кривых поглощения вблизи точек перегиба.
-
Процесс измерения
- Катушка громкоговорителя работала на частоте 74 Гц с амплитудой 0,10 мм/с.
- Значения накапливались в четырех регистрах для четырех скоростей движения источника.
- Точность определения центра линии зависела от четкости линии, глубины поглощения и количества отсчетов.
-
Результаты измерений
- Каждый прогон данных давал одиннадцать чисел.
- Данные регистрировались после двенадцати циклов возвратно-поступательного движения.
- Объединение данных с противоположными знаками позволило устранить фиксированный сдвиг частоты.
-
Текущее состояние гравитационного красного смещения
- Лаборатория Паунда достигла уровня точности 1% в 1964 году.
- Эксперимент Gravity Probe A 1976 года улучшил точность до 0,01%.
- Гравитационное красное смещение стало практической инженерной проблемой.
-
Теоретический статус гравитационного красного смещения
- Общая теория относительности не является окончательной теорией природы.
- Принцип эквивалентности включает три гипотезы: UFF, LLI и LPI.
- LPI была определена наименее точно, что стимулирует дальнейшие измерения.
-
Будущие исследования
- Миссия ACES улучшит результаты измерений в 35 раз.