Case Western Reserve University

Op 14 november 2005 vierde de Case Western Reserve University in Cleveland zowel het Wereldjaar van de Natuurkunde als het honderdjarig bestaan van haar natuurkundegebouw. Als onderdeel van de festiviteiten overhandigde de American Physical Society een plaquette ter ere van CWRU als historische natuurkundige plaats, ter ere van het Michelson-Morley experiment dat daar in 1887 plaatsvond.

In de 19e eeuw geloofden natuurkundigen over het algemeen dat net zoals watergolven een medium nodig hebben om over te bewegen (water), en hoorbare geluidsgolven een medium nodig hebben om door te bewegen (lucht), ook lichtgolven een medium nodig hebben, dat het “lichtgevende” (d. w. z. lichtdragende) “et” werd genoemd.

Het Michelson-Morley experiment werd wat beschouwd kan worden als het beroemdste mislukte experiment tot nu toe en wordt algemeen beschouwd als het eerste sterke bewijs tegen het bestaan van de lichtgevende ether. Michelson kreeg de Nobelprijs in 1907 en werd daarmee de eerste Amerikaan die de Nobelprijs voor Natuurkunde won.

Fysici hadden berekend dat, als de aarde in haar baan om de zon bewoog, de stroming van de ether over het aardoppervlak een waarneembare “etherwind” zou kunnen produceren. Tenzij de ether om de een of andere reden altijd stil zou staan ten opzichte van de aarde, zou de snelheid van een lichtstraal, uitgezonden door een bron op aarde, afhangen van de grootte van de etherwind en van de richting van de straal ten opzichte van de etherwind. Het idee van het experiment was om de snelheid van het licht in verschillende richtingen te meten om zo de snelheid van de ether ten opzichte van de Aarde te meten en zo het bestaan ervan vast te stellen.

Om de snelheid van de Aarde door de ether te meten door te meten hoe het licht veranderde, ontwierp Albert Michelson (1852-1931) een apparaat dat nu bekend staat als een interferometer. Het stuurde de lichtbundel van een enkele lichtbron door een half verzilverde spiegel die werd gebruikt om de bundel te splitsen in twee bundels die loodrecht op elkaar stonden. Na het verlaten van de splitser liepen de bundels naar de uiteinden van lange armen, waar ze door kleine spiegels naar het midden werden teruggekaatst. Vervolgens werden zij aan de andere kant van de splitser in een oculair opnieuw gecombineerd, waarbij een patroon van constructieve en destructieve interferentie ontstond, afhankelijk van de lengte van de armen. Elke kleine verandering in de tijd die de bundels onderweg waren zou dan worden waargenomen als een verschuiving in de posities van de interferentie franjes.

Michelson had een voorlopige versie van het experiment gedaan in 1881. Nadat hij een positie had aanvaard aan de Case School of Applied Science in Cleveland, begon hij een samenwerking met Edward Morley, een professor in de scheikunde aan het naburige Western Reserve College. Het apparaat dat zij bouwden, dreef in een kwikbad, waardoor het langzaam kon worden rondgedraaid. Terwijl het ronddraaide, zou volgens de ethertheorie de snelheid van het licht in elk van de twee loodrecht op elkaar staande armen veranderen, waardoor een verschuiving in het interferentiepatroon zou ontstaan. De resultaten van het experiment gaven een verschuiving aan die overeenkwam met nul, en zeker minder dan een twintigste van de verschuiving die verwacht zou worden als de snelheid van de aarde in een baan om de zon gelijk was aan haar snelheid door de ether.

Er werden andere versies van het experiment uitgevoerd met toenemende verfijning, maar de Michelson-Morley metingen waren de eerste met voldoende nauwkeurigheid om het bestaan van de ether te betwisten. De verklaring van hun nihil resultaat wachtte op de inzichten die Einsteins speciale relativiteitstheorie in 1905 verschafte.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.