Case Western Reserve University

Den 14. november 2005 afholdt Case Western Reserve University i Cleveland en fest for at fejre både verdensåret for fysik og hundredåret for deres fysikbygning. Som en del af festlighederne overrakte American Physical Society en plakette til minde om CWRU som et historisk fysiksted til ære for Michelson-Morley-forsøget, der fandt sted der i 1887.

I det 19. århundrede mente fysikerne generelt, at ligesom vandbølger skal have et medium at bevæge sig igennem (vand), og hørbare lydbølger kræver et medium at bevæge sig igennem (luft), så kræver lysbølger også et medium, som blev kaldt det “luminiferiske” (dvs.dvs. lysbærende) “æter”.

Michelson-Morley-forsøget blev det, der kan betragtes som det mest berømte mislykkede forsøg til dato, og anses generelt for at være det første stærke bevis mod eksistensen af den lysgivende æter. Michelson fik Nobelprisen i 1907 og blev dermed den første amerikaner til at vinde Nobelprisen i fysik.

Fysikere havde beregnet, at når Jorden bevægede sig i sin bane om solen, kunne æterens strømning hen over Jordens overflade frembringe en påviselig “ætervind”. Medmindre æteren af en eller anden grund altid var stationær i forhold til Jorden, ville hastigheden af en lysstråle, der blev udsendt fra en kilde på Jorden, afhænge af størrelsen af ætervinden og af strålens retning i forhold til den. Ideen med forsøget var at måle lysets hastighed i forskellige retninger for at måle æterens hastighed i forhold til Jorden og dermed fastslå dens eksistens.

For at måle Jordens hastighed gennem æteren ved at måle, hvordan lyset ændrede sig, konstruerede Albert Michelson (1852-1931) et apparat, der i dag er kendt som et interferometer. Den sendte strålen fra en enkelt lyskilde gennem et halvt forsølvet spejl, som blev brugt til at dele den op i to stråler, der bevæger sig vinkelret på hinanden. Efter at have forladt splitteren rejste strålerne ud til enderne af lange arme, hvor de blev reflekteret tilbage til midten af små spejle. Herefter blev de rekombineret på den anden side af splitteren i et okular, hvilket gav et mønster af konstruktiv og destruktiv interferens baseret på længden af armene. Enhver lille ændring i den tid, som strålerne brugte i transit, ville derefter blive observeret som en forskydning i positionerne af interferensstriberne.

Michelson havde udført en foreløbig version af eksperimentet i 1881. Efter at have accepteret en stilling på Case School of Applied Science i Cleveland indledte han et samarbejde med Edward Morley, der var professor i kemi på det nærliggende Western Reserve College. Det apparat, de byggede, flød i et trug med kviksølv, som gjorde det muligt at dreje det langsomt. Når det roterede, ville lysets hastighed i hver af de to vinkelrette arme ifølge æterteorien ændre sig, hvilket forårsagede en forskydning i interferensmønsteret. Resultaterne af eksperimentet viste en forskydning, der var i overensstemmelse med nul og bestemt mindre end en tyvendedel af den forskydning, der var forventet, hvis Jordens hastighed i kredsløb om solen var den samme som dens hastighed gennem æteren.

Der blev udført andre versioner af eksperimentet med stigende raffinement, men Michelson-Morley-målingerne var de første med tilstrækkelig nøjagtighed til at anfægte æterens eksistens. Forklaringen på deres nulresultat ventede på den indsigt, som Einsteins specielle relativitetsteori gav i 1905.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.