Les chercheurs utilisent des données optiques pour révéler la structure de base de l’espace-temps dans des cadres rotatifs


Les chercheurs utilisent des données optiques pour révéler la structure de base de l'espace-temps dans des cadres rotatifs

Crédit photo: World Scientific Publishing

L’un aspects structurels les plus fondamentaux de l’espace-temps relativiste est la description de la façon dont le temps et la sont modifiés par le mouvement. La théorie de la relativité restreinte décrit un cadre pour les mouvements linéaires constants dans lesquels le temps se dilate et les longueurs se contractent en réponse au mouvement. Ce cadre est décrit par la Transformée de Lorentz, qui comprend des formules mathématiques décrivant comment le temps et la distance sont modifiés entre des cadres de référence en mouvement. La transformée de Lorentz décrit également comment un observateur stationnaire regarde le temps dans l’image en mouvement afin d’être décalé avec la distance. Le décalage du temps avec la distance entre les cadres de référence crée une simultanéité différente dans laquelle les événements qui sont simultanés pour un observateur ne sont pas simultanés pour un deuxième observateur se déplaçant par rapport au premier observateur.

La nature de l’espace-temps dans les cadres n’a pas été établie au niveau le plus élémentaire de la définition de la transformation, qui décrit avec précision les effets relativistes et le cadre de simultanéité. Il existe quatre transformations rotationnelles relativistes différentes dans la : la métrique de Langevin; Après la transformation; Transformation de Franklin; et la transformée absolue de Lorentz (ALT) sous sa forme rotationnelle. Déterminer quelle transformation décrit exactement les données expérimentales indiquerait le cadre spatio-temporel qui existe dans des cadres rotatifs réels. La compréhension de ces informations de base est largement applicable car la plupart de la matière visible dans l’univers est en mouvement de rotation, y compris la Terre en rotation.

La transformation de rotation la plus fréquemment citée est la métrique de Langevin, qui a été décrite pour la première fois en 1921. Au fil des décennies, la métrique de Langevin a été utilisée pour décrire la relativité dans des cadres rotatifs dans des centaines de manuels et d’articles de recherche. Cependant, la métrique de Langevin n’a jamais été évaluée avec des données expérimentales dont la résolution est suffisante pour la distinguer des autres grandes transformations rotationnelles.

La combinaison des effets relativistes et des cadres de simultanéité d’une transformation influence la propagation de la lumière. Les quatre transformations ont des prédictions différentes pour la vitesse unidirectionnelle de la lumière du cadre rotatif, la vitesse bidirectionnelle de la lumière et l’effet Sagnac. Cette étude dérive les prédictions optiques pour chaque transformation directement à partir de ses équations de transformation, avec certaines des prédictions non décrites précédemment dans la littérature. Les prédictions sont ensuite comparées aux données expérimentales optiques à haute résolution actuelles.

Les données du résonateur optique sur la vitesse bidirectionnelle de la lumière, avec des résolutions de 10, font partie des mesures scientifiques avec la résolution la plus élevée-18. Cette haute résolution est nécessaire pour distinguer les prédictions des transformations. L’étude montre que ALT et la prédiction par transformée de Franklin de la vitesse bidirectionnelle constante de la lumière c concordent avec les données de la cavité optique, tandis que les données invalident la métrique de Langevin et les prédictions post-transformées. Il est montré que l’échec de la métrique de Langevin et de la post-transformée pour correspondre aux données de la cavité optique est dû au fait qu’ils n’ont pas (ou pas de contraction de longueur nette) dans le cadre rotatif. En revanche, les transformées ALT et Franklin ont une contraction de longueur qui permet leurs prédictions précises pour la vitesse bidirectionnelle de la lumière.

Données d’effet Sagnac à des résolutions inférieures de 10-8èmeest compatible avec les prédictions d’effet Sagnac des transformées Langevin Metric, Post et ALT, mais non compatible avec la transformée Franklin, qui ne permet pas de prédire un effet Sagnac. On montre que l’échec de la transformée de Franklin à produire un effet Sagnac apparent est dû à l’inclusion de la simultanéité différentielle. En revanche, les trois autres transformations impliquent une simultanéité absolue dans laquelle le temps n’est pas décalé avec la distance, ce qui permet des effets Sagnac évidents. Ainsi, ALT est la seule transformation qui décrit avec précision toute la gamme de données optiques relativistes.

Des mécanismes ont été proposés dans plusieurs publications pour incorporer différentes simultanéités dans des cadres rotatifs pour permettre la création d’un effet Sagnac apparent. Cependant, ces mécanismes produisent des équations de l’effet Sagnac alternatives. L’étude montre que ces équations alternatives d’effet Sagnac impliquent des vitesses de lumière bidirectionnelles qui sont invalidées par les données de cavité optique à haute résolution. En revanche, ALT prédit l’effet Sagnac conventionnel, qui implique la vitesse bidirectionnelle constante de la lumière, c.

L’étude montre que la transformation rotationnelle ALT prédit avec précision à la fois des données optiques haute résolution et des observations relativistes non optiques avec des cadres rotatifs. Cette analyse implique que la transformation de rotation ALT décrit le cadre de l’espace-temps dans des cadres en rotation. Cela montre que l’espace-temps avec un cadre rotatif est caractérisé par les effets relativistes de la dilatation du temps et de la contraction de la longueur dans un cadre de simultanéité absolue dans lequel le temps n’est pas décalé avec la distance.


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Plus d’information:
Edward T.Kipreos et al., Evaluation of the Relativistic Rotational Transformations, Lettres de physique moderne A. (2021). DOI: 10.1142 / S0217732321501133

Fourni par World Scientific Publishing

Citation: Les chercheurs utilisent des données optiques pour découvrir la de base de l’espace-temps dans des cadres rotatifs (2021, 11 mai) publié le 11 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-optical-reveal-basic- spacetime- tournant. html

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