4.2. Эксперименты с гамма-квантами
В настоящее время считается, что поскольку гамма-кванты слабо поглощаются воздухом, то они распространяются сквозь воздух так, что молекулы воздуха не принимают участия в передаче гамма-квантов из одной точки пространства в другую путем их поглощения и последующего переизлучения, Это обстоятельство позволяет проводить эксперименты с движущимися источниками гамма-квантов не в вакууме, а при обычном атмосферном давлении воздуха, что значительно облегчает осуществление экспериментов. Кроме этого, источникам гамма-квантов можно придать значительно большие скорости движения, чем зеркалам. А это позволяет использовать для фиксации результатов опытов уже не явление интерференции, а время пролета гамма-квантами фиксированного расстояния, что также значительно облегчает осуществление экспериментов.
К экспериментам с гамма-квантами относятся:
- эксперимент Альвагера, Нильссона и Кйеллмана [
[37]. Alvager T., Nilsson A., Kjellrian J. On the independence of the velocity of light of the motion of the light source // Arkiv fur Fysik. - 1964.- B. 26.-No. 16. - S. 209-221; A direct terestrial test of the second postulate of special relativity // Nature. - 1963. -v. 197. -p.1191.];- эксперимент Саде [
[38]. Sadeh D. Experimental evidence for the constancy of the velocity of gamma rays, using annihilation in flight // Physical Review Letters. – 1963 .-v. 10. - p. 271 - 273.];- эксперимент Филлипаса и Фокса [
[39]. Fillipas T. A., Fox J. G. Velocity of gamma rays from a moving source // Physical Review. - 1964. - v. 135.-p. -1075];- эксперимент Альвагера, Фарлея, Кйеллмана и Уоллина, проведенный на Женевском ускорителе протонов [
[40]. Test of the second postulate of special relativity in the GeV region / Alvager T., Farley F., Kjellman J., Wallin J. // Physical Letters. - 1964. - v. 12. –No. 3. - p. 260 -262.].Эксперимент с альфа-частицами Альвагера, Нильссона и Кйеллмана [37]
В эксперименте [ [37]. Alvager T., Nilsson A., Kjellrian J. On the independence of the velocity of light of the motion of the light source // Arkiv fur Fysik. - 1964.- B. 26.-No. 16. - S. 209-221; A direct terestrial test of the second postulate of special relativity // Nature. - 1963. -v. 197. -p.1191] мишени из
углерода С12 и кислорода О16 бомбардировались альфа-частицами с кинетической энергией 14 МэВ, ускоренными в циклотроне. В результате бомбардировки получались возбужденные ядра с некоторой скоростью отдачи. Возбужденные ядра углерода успевают излучить гамма-кванты до своей остановки, обладая скоростью 0,018·сo, измеренной по доплеровскому смещению частоты. Ядра же кислорода излучают гамма-кванты после остановки (доплеровское смещение частоты обнаружено не было). Излученные гамма-кванты принимались двумя детекторами гамма-квантов. Первый детектор располагался на расстоянии 1 метр от мишеней, а второй - на одной линии с первым на расстоянии 5 м от мишеней. Мишени располагались на расстоянии 30 см друг от друга и их можно было достаточно быстро менять местами.В этом эксперименте измерялись моменты попадания гамма-квантов в каждый из детекторов и рассчитывалась величина
D = { [ (t2O16- t1O16) - (t2С12- t1С12) ] - [ (t2O16 - t1O16) - (t2С12- t1С12) ] }, (4.6)
гдеt1, t2 - измеренные моменты попадания гамма-квантов в первый и второй детекторы (соответственно) в том случае, когда альфа-частицы сначала попадают в мишень из кислорода, а затем - в мишень из углерода; t1, t2 - измеренные моменты попадания гамма-квантов в первый и второй детекторы (соответственно) в том случае, когда альфа-частицы сначала попадают в мишень из углерода, а затем - в мишень из кислорода, причем верхний индекс показывает, каким из ядер испущен гамма-квант, момент попадания которого в детектор фиксируется.
Если же определить моменты попадания гамма-квантов в детекторы по известному расстоянию между детекторами и по предполагаемым скоростям движения гамма-квантов, вместо выражения (4.6) получим
D = 2 s (co-1- cu-1), (4.7)
где s = 4 м - расстояние между первым и вторым детекторами гамма-квантов; co - скорость гамма-квантов, испускаемых покоящимися ядрами кислорода; cu- скорость гамма-квантов, испускаемых движущимися ядрами углерода.
Подставив выражение (4.2) в формулу (4.7), получим
D = 2 s k u co-2, (4.8)
где u = 0,018 co - скорость движения ядер углерода; k = 1 - если в реальной действительности существует зависимость cu = co + u·cosa; k определяется выражением (4.4) - если в реальной действительности существует зависимость cu = co·(1 + u2/co2)1/2.
Подставляя в выражение (4.8) численные значения величин и k = 1, получим значение D(4.1) = 0,5·10-9 секунд, соответствующее существованию в реальной действительности зависимости cu = co + u·cosa. Подставляя в выражение (4.8) численные значения величин и значение k из выражения (4.4), получим значение D(2.1) = 0,5·10-11 секунд, соответствующее существованию в реальной действительности зависимости cu = co·(1 + u2/co2)1/2.
Рассчитанная по формуле (4.6) и измеренным в эксперименте [37] моментам попадания гамма-квантов в детекторы величина Dэксп после статистической обработки оказалась равной Dэксп = (0,2 ± 0,2)·10-9 секунд.
Таким образом, вследствие того, что Dэксп < D(4.1), эксперимент [37] доказывает отсутствие в реальной действительности зависимости cu = co + u cosa.
Что же касается зависимости cu = co·(1 + u2/co2)1/2, то эксперимент [37] ее тоже и не подтверждает, и не опровергает. Это обусловлено тем, что среднеквадратичная погрешность измерения величины Dэксп, равная в этом эксперименте 0,2 наносекунд, на два порядка превышала значение D(2.1), вытекающее из зависимости cu = co·(1 + u2/co2)1/2.
Эксперимент [37] имеет еще один недостаток - гамма-кванты, попадающие во второй детектор, проходят сквозь вещество первого детектора. Поэтому можно предположить, что попадающие во второй детектор гамма-кванты являются не первичными, излученными в мишенях, а вторичными гамма-квантами, переизлученными веществом первого детектора. Если этот эффект имеет место в реальной действительности, то эксперимент [37] не имеет доказательной силы также и по отношению к зависимости скорости света от скорости источника вида
cu = co + u cosa.Эксперимент Саде [38]
с позитронамиВ эксперименте Саде [[38]. Sadeh D. Experimental evidence for the constancy of the velocity of gamma rays, using annihilation in flight // Physical Review Letters. – 1963 .-v. 10. - p. 271 - 273.] пучок позитронов направлялся на мишень толщиной 1 мм из органического стекла, в которой происходила аннигиляция позитронов с электронами атомов органического стекла. Образовавшиеся при аннигиляции два гамма-кванта в системе центра масс позитрона и электрона разлетаются под углом 180° , а в лабораторной системе отсчета - под меньшим углом, зависящим от импульса позитрона. В эксперименте [38] два детектора гамма-квантов располагались на одинаковом расстоянии (равном 60 см) от мишени по направлениям, составлявшим углы в 20° и 135° с направлением полета позитронов. При таких условиях детекторы фиксировали только те гамма-кванты, которые образовывались при строго определенной скорости движения центра масс системы "электрон - позитрон", равной порядка 0,6·co. Специальная электронная схема позволяла измерять разницу во времени регистрации гамма-квантов этими двумя детекторами с точностью 0,2·10-9 секунд. В пределах ошибок измерений никакой разницы во времени регистрации гамма-квантов в эксперименте [38] не было зарегистрировано, в то время как при существовании зависимости cu = co + u cosa между моментами попадания гамма-квантов в детекторы должен был наблюдаться временной промежуток порядка 0,2·10-9 секунд. Таким образом, эксперимент Саде [38] надежно подтвердил отсутствие в природе зависимости cu = co + u cosa.
Что же касается зависимости
cu = co·(1 + u2/co2)1/2, то эту зависимость эксперимент Саде [38] не опровергает и в принципе опровергнуть не может (даже при увеличении точности измерений разницы во времени регистрации гамма-квантов детекторами на несколько порядков). Это обусловлено тем, что согласно зависимости cu = co(1 + u2/co2)1/2 скорость света зависит только от абсолютной величины (модуля) вектора скорости источника, но не зависит от угла между векторами скорости источника и скорости гамма-квантов. В самом деле, если зависимость cu = co(1 + u2/co2)1/2 существует в природе, то гамма-кванты должны попасть в детекторы одновременно, если они были испущены одновременно из точки, равноудаленной от детекторов.Эксперимент Филлипаса и Фокса [39]
Точно по такой же причине в принципе не может опровергнуть существование в реальной действительности зависимости
cu = co(1 + u2/co2)1/2 и эксперимент [ [39]. Fillipas T. A., Fox J. G. Velocity of gamma rays from a moving source // Physical Review. - 1964. - v. 135.-p. -1075], в котором проверялась одновременность попадания гамма-квантов (рождавшихся при распаде нейтральных пи-мезонов) в детекторы, равноудаленные от той точки, в которой гамма-кванты рождались. Но отсутствие в реальной действительности зависимости cu = co + u cosa эксперимент [39] доказывает с высокой степенью достоверности. Переход:.....Назад.....Содержание.....Вперед