Michelson eta Morleyren esperimentua
Pendahuluan
XIX. mendearen amaieran, eter luminiferoaren kontzeptua, edo besterik gabe "eterra", oso ezaguna zen fisikarien artean. Eterra unibertsoa zeharkatzen zuen eta argiaren hedapenerako bitartekoa eskaintzen zuen medio ikusezin bat zela uste zen, aireak soinu-uhinentzako bitartekoa eskaintzen duen bezala. 1887an egindako Michelson eta Morley esperimentuak eter horren existentzia detektatzea zuen helburu. Haien emaitzek ez zuten eterren kontzeptua zalantzan jarri bakarrik, baita Albert Einsteinen erlatibitatearen teoria berezia garatzeko bidea ere ireki zuten. Artikulu honek Michelson eta Morley esperimentuaren aurrekariak, metodologia, emaitzak eta eragina aztertuko ditu.
Latar Belakang
Michelson eta Morleyren esperimentuen aurretik, fisikari garrantzitsu askok uste zuten argiak hedatzeko euskarri bat behar zuela, beste uhin mekanikoek bezala. Eterraren kontzeptu hau beharrezkotzat jotzen zen argiaren propietateak azaltzeko, hutsean zehar hedatzea barne.
Hala ere, ez zegoen eterraren existentzia baieztatzeko ebidentzia esperimentalik. Hori dela eta, Albert A. Michelson eta Edward W. Morley-k Lurraren mugimendua eterrean detektatzen saiatu ziren interferometro bat erabiliz, Michelson-ek berak garatutako gailu bat.
Metodologia
Michelson interferometroa
Michelson eta Morleyk erabilitako interferometroa ispilu erdiiragazkor batera argia igortzen zuen argi-iturri batez osatuta zegoen. Argi hori bi izpi perpendikularretan banatzen zen eta bide bakoitzean jarritako ispiluek islatzen zuten. Ondoren, bi izpiak berriro konbinatzen ziren, interferentzia-eredu behagarri bat osatuz.
Interferometro hau oso sentikorra da argi-izpi batek egindako bide-luzeraren aldaketa txikiekiko, beraz, Lurraren mugimenduak eterrean zehar eragindako desberdintasunak detektatu ahal izan beharko lituzke.
Prozedura esperimentala
Michelson eta Morleyk interferometro bat jarri zuten beren laborategian eta bi argi-izpi zuzendu zituzten, bata Lurraren mugimenduaren norabidearekiko paraleloan eterrean zehar (haiek suposatu zuten) eta bestea norabide horren perpendikularrean. Hipotesia egin zuten, eterra existitzen bazen, Lurraren mugimenduak eterrean zehar bi argi-izpien bidaia-denboran aldea eragingo zuela, eta ondorioz interferentzia-ereduan neur daitekeen aldaketa bat sortuko zuela.
Esperimentuak interferometroaren orientazio desberdinekin egin ziren, urtean zehar hainbat aldiz errepikatuz Lurraren eterrarekiko posizioaren aldaketak egokitzeko.
Esperimentu-emaitzak
Neurketa zehatzak egin ondoren, Michelsonek eta Morleyk ez zuten desberdintasun esanguratsurik aurkitu interferentzia-ereduetan. Emaitza honek Lurraren mugimendu detektagarririk ez zegoela adierazten zuen eterrarekiko, hasierako hipotesia ukatuz.
Esperimentu honen emaitza emaitza nulua bezala ezagutzen da, eterraren existentziaren frogarik eman ez zuelako. Emaitza honek garai hartako zientzialari asko harritu zituen eta fisikaren historiako esperimentu ospetsuenetako bat bihurtu zen.
Ondorioak eta erreakzioak
Eter Teorian duen eragina
Michelson eta Morleyk eterra detektatzeko porrotak zalantzan jarri zuen ingurune honen existentzia. Emaitza nuluak azaltzeko teoria asko proposatu ziren, besteak beste, Lurrari lotutako eter baten kontzeptua, edo George FitzGerald eta Hendrik Lorentz fisikariek luzera-uzkurdura.
Lorentz-FitzGerald uzkurdura
FitzGerald eta Lorenzek proposatu zuten eterrean zehar mugitzen diren objektuek luzera-uzkurdura bat jasaten dutela beren mugimendu-norabidean, eta horrela argiaren bidaia-denborak berdintzen dituztela interferometroaren bi ibilbideetan. Teoria honek, Lorentz-FitzGerald uzkurdura-hipotesia bezala ezagutzen denak, azalpen ad hoc bat eman zuen, eterraren kontzeptua aldi baterako salbatu zuena.
Erlatibitatearen Teoriari egindako ekarpenak
Albert Einsteinek, Michelson eta Morleyren esperimentuen emaitzen jakitun, erlatibitatearen teoria berezia garatu zuen 1905ean. Teoria honek eter baten beharra ezabatu zuen, hutsean argiaren abiadura konstantea eta berdina dela postulatuz behatzaile guztientzat, haien mugimendu erlatiboa edozein dela ere. Erlatibitate bereziak azalpen koherente eta dotorea eman zien Michelson eta Morleyren esperimentuen emaitzei, eter medio baten beharrik gabe.
Esperimentuaren garrantzia
Michelson eta Morleyren esperimentuak inflexio-puntu garrantzitsua markatu zuen fisikaren historian. Esperimentu honen garrantzi nagusietako batzuk hauek dira:
1. Eterraren kontzeptua zalantzan jartzea:
Esperimentu honek eterraren existentziaren aurkako froga sendoak eman zituen, zientzialariak argiaren eta uhin elektromagnetikoen teoriaren oinarriak berraztertzera behartuz.
2. Erlatibitatearen garapena bultzatu:
Esperimentu honen emaitza nulua izan zen Einstein erlatibitatearen teoria berezia garatzera bultzatu zuten faktoreetako bat, eta horrek espazioaren eta denboraren ulermena irauli zuen.
3. Metodologia esperimentala:
Michelsonek garatutako metodo interferometrikoa beste hainbat esperimentu zientifikotan erabiltzen jarraitzen da, besteak beste, 2015ean LIGO interferometroak grabitazio-uhinen detekzioan.
Ondorioa
Michelson eta Morleyren esperimentua fisikaren historiako esperimenturik garrantzitsuenetako bat da. Eterraren existentzia probatuz eta emaitza nulua lortuz, esperimentu honek garai hartako paradigma zientifiko nagusia zalantzan jarri zuen eta Einsteinek erlatibitate berezia garatzeko bidea ireki zuen. Esperimentu honen emaitzek ez zituzten argiaren eta haren hedapen-ingurunearen ulermenaren oinarriak astindu bakarrik, baita fisika teorikoan aldaketa handia eragin zuena, unibertsoaren ulermen modernora hurbildu gintuena.
Esperimentu honek zientzian egiaztapen esperimentalaren garrantzia gogorarazten digu eta emaitza ustekabeek aurrerapen handiak ekar ditzakete ulermen zientifikoan. Eterraren beharra ezabatuz, Michelson eta Morleyren esperimentuak fisikan gaur egun arte jarraitzen duen aro berri bati hasiera eman zion.
