Хјус-Древеров опит

Хујс-Древеров опит (часовна споредба,часовна анизотропија, изотропија на масата, или опити на енергијата на изотропијата) — спектроскопски тестови на изотропијата на масата и просторот. Како во Мајкелсон-Морлиевиот обид, постоењето на референтен приоритетен систем или другите остапувања од Лоренцовата инваријатност можат да бидат тестирани,кои имаат влијание при важноста на принципот на еквивалентноста. На тој начин овие опити се однесуваат на основните аспекти на двете теории специјалната и општата теорија за релативноста. За разлика од Мајкелсон-Морлиев вид на обиди, Хујс-Древеровиот опит, ја тестира изотропијата на интеракцијата на самата материја, која се состои од протони, неутрони, и електрони. Постигнатата точност прави овој вид на опити, го прави еден од најдобрите опити кој ја потрдиле тоноста на теоријата за релативноста (Погледјате тестови за специјалната теорија за релативноста).^{[A 1] [A 2] [A 3] [A 4] [A 5] [A 6]}

Џузепе Кокони и Едвин Ернест Салпитер (1958) задале теорија дека инерцијата зависи од околните маси според Маховиот принцип. Нехомогената распределба на материјата на тој начин би довел до анизотропијата на инерција во различни насоки. Евристичките дискусии довеле до верување дека која и да било инерцијална анизотропија, доколку постои, би предоминирале придонесите на масата од центарот на нашата галаксија.Тие тврделе дека оваа анизотропија може да се набљудува нна два начина: мерејќи го Земановото делење на атомот,^[1] или мерејќи го Земановото делење при јадрената возбудена состојба на Елементот Iron не постои. користејќи го Месбауеровиот ефект. ^[2]

Верон Хјус и сорб. (1960)^[3] и Роналд Древер (1961)^[4] самостојно дспровеле слични спектроскопски експерименти со цел да го тестираат Маховиот принцип. Сепак, тие не го користеле Месбауеровиот ефект но направиле магнетно резонантни мерења на јадрото на литиум-7, чија основната состојба поседува спин од  ³⁄₂. Основната состојба е поделена на четири еднакво распоредени магнетни енергетски нивоа кои се мерат во магнетно поле во согласност со неивниот магнетен квантен број. Јадрените бранови за различни енергетски нивоа имаат различни просторни распределби во однос на магнетното поле, и на тој начин имаат различни зависности од насоката. Ако изотропијата на масата е задоволена, секоја промена помеѓу еден пар од сосоедните нивоа треба да оддаде фотони со исти честоти, што резултира во една единствена, изострена спектрална линија. Од друга страна пак, ако инерцијата има насочена зависност, треба да се набљудува тројна или проширена резонантна линија. За време на експериментот на Древер во период од 24 часа, Земјата ќе сврти круг околу својата оска, при што оската на магнетните полиња ќе мине низ различни делови од небото. Древер посветил посебно внимание на однесувањето на спектралната линија како магнетните полиња минуале преку центарот на Галаксијата.^{[A 7]} Ни Хјус ниту пак Древер забележале некакви честотни промени кај енергиските нивоа, и поради големата прецизност на нивните експерименти, максималната анизотропија би можела да биде ограничена на 0,04 Hz = 10⁻²⁵ GeV.

Во врска со последиците на нултиот резултат на Маховиот принцип, било докажано од Роберт Дик (1961) дека тоа е во согласност со овој принцип, додека пак просторната анизотропија е иста за сите честички. На тој начин нултиот резултат покажува дека ефектите на инертната анизотропија се,и доколку постојат, универзални за сите честички и месно невидливи.^[5][6]

Додека мотивот за овој експеримент бил да се тестира Маховиот принцип, оттогаш стана признат како важен тест за Лоренцовите инваријантности и на тој начин специјалната теорија за релативноста. Ова се должи пред сè на анизотропските ефекти во присуство на приоритетниот систем и Лоренцовиот нарушувачки појдовен систем обично се идентификува со КПЗ почетен систем како некој вид на етер (релативна брзина од околу 368 км/s). Затоа, негативниот резултат на Хјус-Древеровиот опит (како и опитот на Мајкелсон-Морлиевиот обид) го исклучува постоењето на таков систем. Особено, Хјус-Древеровите тестови на Лоренцовите нарушувања се опишани од страна на пробната теорија за специјалната релативност изнесена од страна на Марк Хауган и Клифорд Вил. Според овој модел, Лоренцовите нарушувања во присуство на приоритетниот систем можат да доведат до разлики помеѓу максималната реална брзина на масивните честички и брзината на светлината. Ако тие биле различни, својствата и честотите на материјалните заемодејства би се смениле исто така. Покрај тоа, таа е основна последица на принципот на еквивалентност на општата теорија за релативноста додека Лоренцовата инваријантност на локално ниво го држи слободниот придвижувачки појдовен систем = локална Лоренцова инваријантност (ЛЛИ).Тоа значи дека резултатите од овој опит се од интерес за двете теории специјалната и општата теорија за релативност.^{[A 1][A 2]}

Од фактот дека се споредуваат различни честоти („часовници“), овие опити исто така се означуваат како експериментална часовна споредба.^{[A 3][A 4]}

Покрај Лоренцовите нарушувања поради приоритетниот појдовен систем или влијанијата од Маховиот принцип, спонтаното нарушување на Лоренцовата инваријантност и CPT симетријата се од интерес поради предвивдувања на разни модели на квантната гравитација кои укажуваат на нивното постоење. Современите ажурирања на Хјус-Древеровиот опит се спроведени за проучување на можните Лоренцови и CPT прекршувања кај неутроните и протоните. Користејќи спински поларизациски системи и сомагнетометри (за да се потиснат магнетните влијанија), точноста и чувствителноста на овие опити биле значително зголемени. Покрај, тоа користејќи спинска поларизација торзиската вага, бил тестиран и електронската област.^{[A 5][A 6]}

Сите овие експерименти досега дале негативни резултати, па сè уште нема знак за постоењето на приоритетен систем или каков било друг облик на Лоренцови нарушувања. Вредностите на следната табела се поврзани со коефициентите дадени од страна на Проширениот стандарден модел,често се користи делотворната теорија за полето за да се проценат можните Лоренцови нарушувања (Погледајте Тестови на теоријата за релативноста). Од тука, какво било остапување на Лоренцовата инваријантност може да се поврзе со одредени коефициенти. Бидејќи при овие опити се тестирани низи на коефициенти, се дава само на вредноста на максималната чувствителност (за прецизни податоци, погледајте ги поединечните статии):^{[A 3][A 8][A 4]}

1. ↑ ^{1,0 1,1} Will, C. M. (2006). „The Confrontation between General Relativity and Experiment“. Living Reviews in Relativity. 9 (3). Посетено на June 23, 2011.
2. ↑ ^{2,0 2,1} Will, C. M. (1995). „Stable clocks and general relativity“. Proceedings of the 30th Rencontres de Moriond: 417. arXiv:gr-qc/9504017. Bibcode:1995dmcc.conf..417W.
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Kostelecký, V. Alan; Lane, Charles D. (1999). „Constraints on Lorentz violation from clock-comparison experiments“. Physical Review D. 60 (11): 116010. arXiv:hep-ph/9908504. Bibcode:1999PhRvD..60k6010K. doi:10.1103/PhysRevD.60.116010.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
4. ↑ ^{4,0 4,1 4,2} Mattingly, David (2005). „Modern Tests of Lorentz Invariance“. Living Rev. Relativity. 8 (5): 5. arXiv:gr-qc/0502097. Bibcode:2005LRR.....8....5M. doi:10.12942/lrr-2005-5.
5. ↑ ^{5,0 5,1} Pospelov, Maxim; Romalis, Michael (2004). „Lorentz Invariance on Trial“ (PDF). Physics Today. 57 (7): 40–46. Bibcode:2004PhT....57g..40P. doi:10.1063/1.1784301. Архивирано од изворникот (PDF) на 2022-01-02. Посетено на 2015-11-12.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
6. ↑ ^{6,0 6,1} Walsworth, R.L. (2006). „Tests of Lorentz Symmetry in the Spin-Coupling Sector“ (PDF). Lecture Notes in Physics. Lecture Notes in Physics. 702: 493–505. doi:10.1007/3-540-34523-X_18. ISBN 978-3-540-34522-0.
7. ↑ Bartusiak, Marcia (2003). Einstein's Unfinished Symphony: Listening to the Sounds of Space-Time. Joseph Henry Press. стр. 96–97. ISBN 0425186202. Посетено на 15 Jul 2012. 'I watched that line over a 24-hour period as the Earth rotated. As the axis of the field swung past the center of the galaxy and other directions, I looked for a change,' recalls Drever.
8. ↑ Hou, Li-Shing; Ni, Wei-Tou; Li, Yu-Chu M. (2003). „Test of Cosmic Spatial Isotropy for Polarized Electrons Using a Rotatable Torsion Balance“. Physical Review Letters. 90 (20): 201101. arXiv:physics/0009012. Bibcode:2003PhRvL..90t1101H. doi:10.1103/PhysRevLett.90.201101. PMID 12785879.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)

1. ↑ Cocconi, G.; Salpeter E. (1958). „A search for anisotropy of inertia“. Il Nuovo Cimento. 10 (4): 646–651. doi:10.1007/BF02859800.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
2. ↑ Cocconi, G.; Salpeter E. (1960). „Upper Limit for the Anisotropy of Inertia from the Mössbauer Effect“. Physical Review Letters. 4 (4): 176–177. Bibcode:1960PhRvL...4..176C. doi:10.1103/PhysRevLett.4.176.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
3. ↑ Hughes, V. W.; Robinson, H. G.; Beltran-Lopez, V. (1960). „Upper Limit for the Anisotropy of Inertial Mass from Nuclear Resonance Experiments“. Physical Review Letters. 4 (7): 342–344. Bibcode:1960PhRvL...4..342H. doi:10.1103/PhysRevLett.4.342.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
4. ↑ Drever, R. W. P. (1961). „A search for anisotropy of inertial mass using a free precession technique“. Philosophical Magazine. 6 (65): 683–687. Bibcode:1961PMag....6..683D. doi:10.1080/14786436108244418.
5. ↑ Dicke, R. H. (1961). „Experimental Tests of Mach's Principle“. Physical Review Letter. 7 (9): 359–360. Bibcode:1961PhRvL...7..359D. doi:10.1103/PhysRevLett.7.359.
6. ↑ Dicke, R. H. (1964). The Theoretical Significance of Experimental Relativity. Gordon and Breach.
7. ↑ Prestage, J. D.; Bollinger, J. J.; Itano, W. M.; Wineland, D. J. (1985). „Limits for spatial anisotropy by use of nuclear-spin-polarized Be-9(+) ions“. Physical Review Letters. 54 (22): 2387–2390. Bibcode:1985PhRvL..54.2387P. doi:10.1103/PhysRevLett.54.2387. PMID 10031329.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
8. ↑ Phillips, P. R. (1987). „Test of spatial isotropy using a cryogenic spin-torsion pendulum“. Physical Review Letters. 59 (5): 1784–1787. Bibcode:1987PhRvL..59.1784P. doi:10.1103/PhysRevLett.59.1784.
9. ↑ Lamoreaux, S. K.; Jacobs, J. P.; Heckel, B. R.; Raab, F. J.; Fortson, E. N. (1989). „Optical pumping technique for measuring small nuclear quadrupole shifts in 1S(0) atoms and testing spatial isotropy“. Physical Review A. 39 (3): 1082–1111. Bibcode:1989PhRvA..39.1082L. doi:10.1103/PhysRevA.39.1082. PMID 9901347.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
10. ↑ Chupp, T. E.; Hoare, R. J.; Loveman, R. A.; Oteiza, E. R.; Richardson, J. M.; Wagshul, M. E.; Thompson, A. K. (1989). „Results of a new test of local Lorentz invariance: A search for mass anisotropy in 21Ne“. Physical Review Letters. 63 (15): 1541–1545. Bibcode:1989PhRvL..63.1541C. doi:10.1103/PhysRevLett.63.1541. PMID 10040606.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
11. ↑ Wineland, D. J.; Bollinger, J. J.; Heinzen, D. J.; Itano, W. M.; Raizen, M. G. (1991). „Search for anomalous spin-dependent forces using stored-ion spectroscopy“. Physical Review Letters. 67 (13): 1735–1738. Bibcode:1991PhRvL..67.1735W. doi:10.1103/PhysRevLett.67.1735. PMID 10044234.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
12. ↑ Wang, Shih-Liang; Ni, Wei-Tou; Pan, Sheau-Shi (1993). „New Experimental Limit on the Spatial Anisotropy for Polarized Electrons“. Modern Physics Letters A. 8 (39): 3715–3725. Bibcode:1993MPLA....8.3715W. doi:10.1142/S0217732393003445.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
13. ↑ Berglund, C. J.; Hunter, L. R.; Krause, D., Jr.; Prigge, E. O.; Ronfeldt, M. S.; Lamoreaux, S. K. (1995). „New Limits on Local Lorentz Invariance from Hg and Cs Magnetometers“. Physical Review Letters. 75 (10): 1879–1882. Bibcode:1995PhRvL..75.1879B. doi:10.1103/PhysRevLett.75.1879. PMID 10059152.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
14. ↑ Bear, D.; Stoner, R. E.; Walsworth, R. L.; Kostelecký, V. Alan; Lane, Charles D. (2000). „Limit on Lorentz and CPT Violation of the Neutron Using a Two-Species Noble-Gas Maser“. Physical Review Letters. 85 (24): 5038–5041. arXiv:physics/0007049. Bibcode:2000PhRvL..85.5038B. doi:10.1103/PhysRevLett.85.5038. PMID 11102181.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
15. ↑ Phillips, D. F.; Humphrey, M. A.; Mattison, E. M.; Stoner, R. E.; Vessot, R. F.; Walsworth, R. L. (2000). „Limit on Lorentz and CPT violation of the proton using a hydrogen maser“. Physical Review D. 63 (11): 111101. arXiv:physics/0008230. Bibcode:2001PhRvD..63k1101P. doi:10.1103/PhysRevD.63.111101.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
16. ↑ Humphrey, M. A.; Phillips, D. F.; Mattison, E. M.; Vessot, R. F.; Stoner, R. E.; Walsworth, R. L. (2003). „Testing CPT and Lorentz symmetry with hydrogen masers“. Physical Review A. 68 (6): 063807. arXiv:physics/0103068. Bibcode:2003PhRvA..68f3807H. doi:10.1103/PhysRevA.68.063807.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
17. ↑ Hou, Li-Shing; Ni, Wei-Tou; Li, Yu-Chu M. (2003). „Test of Cosmic Spatial Isotropy for Polarized Electrons Using a Rotatable Torsion Balance“. Physical Review Letters. 90 (20): 201101. arXiv:physics/0009012. Bibcode:2003PhRvL..90t1101H. doi:10.1103/PhysRevLett.90.201101. PMID 12785879.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
18. ↑ Canè, F.; Bear, D.; Phillips, D. F.; Rosen, M. S.; Smallwood, C. L.; Stoner, R. E.; Walsworth, R. L.; Kostelecký, V. Alan (2004). „Bound on Lorentz and CPT Violating Boost Effects for the Neutron“. Physical Review Letters. 93 (23): 230801. arXiv:physics/0309070. Bibcode:2004PhRvL..93w0801C. doi:10.1103/PhysRevLett.93.230801. PMID 15601138.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
19. ↑ Wolf, P.; Chapelet, F.; Bize, S.; Clairon, A. (2006). „Cold Atom Clock Test of Lorentz Invariance in the Matter Sector“. Physical Review Letters. 96 (6): 060801. arXiv:hep-ph/0601024. Bibcode:2006PhRvL..96f0801W. doi:10.1103/PhysRevLett.96.060801. PMID 16605978.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
20. ↑ Heckel, B. R.; Cramer, C. E.; Cook, T. S.; Adelberger, E. G.; Schlamminger, S.; Schmidt, U. (2006). „New CP-Violation and Preferred-Frame Tests with Polarized Electrons“. Physical Review Letters. 97 (2): 021603. arXiv:hep-ph/0606218. Bibcode:2006PhRvL..97b1603H. doi:10.1103/PhysRevLett.97.021603. PMID 16907432.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
21. ↑ Heckel, B. R.; Adelberger, E. G.; Cramer, C. E.; Cook, T. S.; Schlamminger, S.; Schmidt, U. (2008). „Preferred-frame and CP-violation tests with polarized electrons“. Physical Review D. 78 (9): 092006. arXiv:0808.2673. Bibcode:2008PhRvD..78i2006H. doi:10.1103/PhysRevD.78.092006.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
22. ↑ Altarev, I.; и др. (2009). „Test of Lorentz Invariance with Spin Precession of Ultracold Neutrons“. Physical Review Letters. 103 (8): 081602. arXiv:0905.3221. Bibcode:2009PhRvL.103h1602A. doi:10.1103/PhysRevLett.103.081602. PMID 19792714.
23. ↑ Brown, J. M.; Smullin, S. J.; Kornack, T. W.; Romalis, M. V. (2010). „New Limit on Lorentz- and CPT-Violating Neutron Spin Interactions“. Physical Review Letters. 105 (15): 151604. arXiv:1006.5425. Bibcode:2010PhRvL.105o1604B. doi:10.1103/PhysRevLett.105.151604. PMID 21230893.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
24. ↑ Gemmel, C.; Heil, W.; Karpuk, S.; Lenz, K.; Sobolev, Yu.; Tullney, K.; Burghoff, M.; Kilian, W.; Knappe-Grüneberg, S.; Müller, W.; Schnabel, A.; Seifert, F.; Trahms, L.; Schmidt, U. (2010). „Limit on Lorentz and CPT violation of the bound neutron using a free precession He3/Xe129 comagnetometer“. Physical Review D. 82 (11): 111901. arXiv:1011.2143. Bibcode:2010PhRvD..82k1901G. doi:10.1103/PhysRevD.82.111901.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
25. ↑ M. Smiciklas; Cheuk; Smullin; Romalis; и др. (2011). „New Test of Local Lorentz Invariance Using a 21Ne-Rb-K Comagnetometer“. Physical Review Letters. 107 (17): 171604. arXiv:1106.0738. Bibcode:2011PhRvL.107q1604S. doi:10.1103/PhysRevLett.107.171604. PMID 22107506.
26. ↑ Peck, S.K.; и др. (2012). „New Limits on Local Lorentz Invariance in Mercury and Cesium“. Physical Review A. 86 (1): 012109. arXiv:1205.5022. Bibcode:2012PhRvA..86a2109P. doi:10.1103/PhysRevA.86.012109.
27. ↑ Hohensee, M.A.; и др. (2013). „Limits on violations of Lorentz symmetry and the Einstein equivalence principle using radio-frequency spectroscopy of atomic dysprosium“. Physical Review Letters. 111 (5): 050401. arXiv:1303.2747. Bibcode:2013PhRvL.111e0401H. doi:10.1103/PhysRevLett.111.050401. PMID 23952369.
28. ↑ Allmendinger, F.; и др. (2013). „New limit on Lorentz and CPT violating neutron spin interactions using a free precession 3He-129Xe co-magnetometer“. Physical Review Letters. 112 (11): 110801. arXiv:1312.3225. Bibcode:2014PhRvL.112k0801A. doi:10.1103/PhysRevLett.112.110801. PMID 24702343.

• T. Roberts (2007) & S. Schleif, Relativity FAQ, What is the experimental basis of Special Relativity?