Российские физики экспериментально подтвердили второй постулат СТО

Альберт Эйнштейн
 Источник фото: gazeta.ru

Первое прямое экспериментальное подтверждение второго постулата специальной теории относительности (о постоянстве скорости света) осуществили физики на базе Курчатовского центра синхротронного излучения. Работы велись под руководством академика РАН Евгения Александрова.

В экспериментах в качестве импульсного источника света использовался источник синхротронного излучения (СИ) – накопитель электронов Сибирь-1 в Курчатовском центре синхротронного излучения НИЦ КИ.

Накопитель «Сибирь-1»
 Источник фото: kiae.ru

Попытки проверки постулата начались еще 60 лет назад, когда академик С. И. Вавилов поручил своему докторанту А. М. Бонч-Бруевичу провести эксперимент. Вавилов предложил своему ученику спроектировать установку, в которой источником света был бы пучок быстрых возбуждённых атомов. В процессе детальной проработки плана эксперимента оказалось, что нет шансов получить надёжный результат, поскольку при технике тех дней нельзя было рассчитывать на пучки нужной скорости и плотности: ожидаемая в рамках баллистической гипотезы добавка к скорости света оказывалась на уровне процентов, а интенсивность излучения пучка оценивалась слишком низкой. Опыт не был осуществлён.

За последние несколько десятков лет различные попытки экспериментального доказательства второго постулата СТО неоднократно предпринимались учеными. Все авторы соответствующих работ приходили к выводу о справедливости постулата.
Но это не прекращало критических выступлений, в которых выдвигались возражения против идей экспериментов или ставилась под сомнение их точность. Последнее связано, как правило, с малой достижимой скоростью движения источника излучения по сравнению со скоростью света.

Теперь российским физикам удалось реализовать эксперимент, предложенный Вавиловым, в первоначальной красоте, потому что сегодня физика имеет в руках чрезвычайно яркий ультрарелятивистский источник. Это синхротронный излучатель, где источником света служит сгусток электронов, двигающийся по искривлённой траектории со скоростью, очень близкой к скорости света.

Описание установки и схема эксперимента // Е.Б.Александров, П.А.Александров, В.С.Запасский и др., УФН 181, №12 (2011)
 Источник фото: gazeta.ru

В этих условиях легко измерить скорость испущенного света в безукоризненном лабораторном вакууме. По логике баллистической гипотезы эта скорость должна быть равна удвоенной скорости света от неподвижного источника. Это весьма грубый эффект, обнаружение которого (в случае его существования) не потребовало бы специальных ухищрений. Действительно, достаточно просто измерить время прохождения световым импульсом мерного отрезка в вакуумированном пространстве.

Результаты замеров, с которыми можно ознакомиться здесь, подтвердили верность постулата. Таким образом, впервые было осуществлено прямое измерение скорости света, испущенного ультрарелятивистским источником.

«Можно сказать, что речь идёт о демонстрационном опыте для будущих учебников физики.» — отметил Александров. — «Разумеется, для профессиональных физиков нет никаких сомнений в ожидаемом результате. В этом смысле опыт бесполезен. Однако прямая демонстрация постоянства скорости света имеет большую дидактическую ценность, ограничивая почву для дальнейших спекуляций о недоказанности основ теории относительности. Физика в своём развитии постоянно возвращалась к воспроизведению и уточнению основополагающих экспериментов, осуществляемых с новыми техническими возможностями. В данном случае не ставится цель уточнить скорость света. Речь идёт о восполнении исторической недоработки в экспериментальном обосновании истоков СТО, что должно облегчить восприятие этой достаточно парадоксальной теории.»

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.