Case Western Reserve -yliopisto

Clevelandissa sijaitsevassa Case Western Reserve -yliopistossa vietettiin 14. marraskuuta 2005 sekä fysiikan maailmavuotta että fysiikan rakennuksen satavuotisjuhlaa. Osana juhlallisuuksia American Physical Society luovutti muistolaatan, jolla CWRU:ta muistetaan historiallisena fysiikan paikkana siellä vuonna 1887 tehdyn Michelson-Morley-kokeen kunniaksi.

1900-luvulla fyysikot uskoivat yleisesti, että aivan kuten vesiaalloilla on oltava väliaine, jonka läpi ne voivat liikkua (vesi), ja kuultavissa olevilla ääniaalloilla on oltava väliaine, jonka läpi ne voivat liikkua (ilma), myös valoaallot tarvitsevat väliaineen, jota kutsuttiin (i.eli valoa kantavaksi) ”eetteriksi”.

Michelsonin-Morleyn kokeesta tuli ehkä kuuluisin epäonnistunut koe tähän mennessä, ja sitä pidetään yleisesti ensimmäisenä vahvana todisteena valoa tuottavan eetterin olemassaoloa vastaan. Michelsonille myönnettiin Nobel-palkinto vuonna 1907, ja hänestä tuli ensimmäinen amerikkalainen, joka sai fysiikan Nobel-palkinnon.

Fyysikot olivat laskeneet, että Maan liikkuessa kiertoradallaan Auringon ympäri eetterin virtaus Maan pinnan yli voisi tuottaa havaittavan ”eetterituulen”. Ellei eetteri jostain syystä olisi aina paikallaan Maahan nähden, Maassa olevasta lähteestä lähtevän valonsäteen nopeus riippuisi eetterituulen suuruudesta ja säteen suunnasta siihen nähden. Kokeen ideana oli mitata valon nopeus eri suuntiin, jotta voitaisiin mitata eetterin nopeus suhteessa Maahan ja näin todeta sen olemassaolo.

Mittaakseen Maan nopeuden eetterin läpi mittaamalla, miten valo muuttui, Albert Michelson (1852-1931) suunnitteli laitteen, joka tunnetaan nykyään interferometrinä. Se lähetti yhdestä valonlähteestä tulevan säteen puoliksi silvotun peilin läpi, jonka avulla se jaettiin kahdeksi säteeksi, jotka kulkivat suorassa kulmassa toisiinsa nähden. Jakajasta lähdettyään säteet kulkivat pitkien varsien päihin, joista ne heijastuivat takaisin keskelle pienten peilien avulla. Sitten ne yhdistyivät uudelleen jakajan toisella puolella okulaarissa tuottaen varsien pituuteen perustuvan rakentavan ja tuhoavan interferenssin kuvion. Pienikin muutos säteiden kulkuaikojen määrässä havaittaisiin interferenssiharsojen sijainnin siirtymisenä.

Michelson oli tehnyt kokeen alustavan version vuonna 1881. Otettuaan vastaan työpaikan Case School of Applied Science -korkeakoulussa Clevelandissa hän aloitti yhteistyön Edward Morleyn kanssa, joka oli kemian professori viereisessä Western Reserve Collegessa. Heidän rakentamansa laite kellui elohopeakaukalossa, jossa sitä voitiin pyörittää hitaasti. Eetteriteorian mukaan laitteen pyöriessä valon nopeus kummassakin kohtisuorassa olevassa haarassa muuttui, mikä aiheutti interferenssikuvion siirtymisen. Kokeen tulokset osoittivat, että siirtymä oli sopusoinnussa nollan kanssa ja varmasti alle kahdeskymmenesosan siitä siirtymästä, joka olisi odotettavissa, jos Maan nopeus Auringon kiertoradalla olisi sama kuin sen nopeus eetterin läpi.

Kokeesta tehtiin muitakin versioita, jotka olivat yhä kehittyneempiä, mutta Michelsonin ja Morleyn mittaukset olivat ensimmäiset, joiden tarkkuus riitti kyseenalaistamaan eetterin olemassaolon. Niiden nollatuloksen selitys odotti Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian tarjoamia oivalluksia vuonna 1905.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.