Completing Einstein’s Theories – A Particle Physics Breakthrough

ilustracija valovne fizike delcev

Več kot stoletje po prvi teoriji o tem so znanstveniki dokončali Einsteinovo domačo nalogo o posebni relativnosti v elektromagnetizmu.

Raziskovalci Univerze v Osaki kažejo relativistično kontrakcijo električnega polja, ki ga ustvarjajo hitro premikajoči se nabiti delci, kot predvideva Einsteinova teorija, kar bi lahko pomagalo izboljšati raziskave sevanja in fizike delcev.

Pred več kot stoletjem je eden najbolj znanih sodobnih fizikov Albert Einstein predlagal revolucionarno teorijo posebne relativnosti. Velik del tega, kar vemo o vesolju, temelji na tej teoriji, vendar del tega še ni bil eksperimentalno dokazan. znanstveniki iz Univerza v Osaki Inštitut za lasersko tehniko je z ultrahitrimi elektrooptičnimi meritvami prvič vizualiziral kontrakcijo električnega polja okoli elektronskega žarka, ki potuje blizu svetlobne hitrosti, in prikazal proizvodni proces.

V skladu z Einsteinovo teorijo posebne relativnosti je treba za natančen opis gibanja predmetov, ki gredo mimo opazovalca s hitrostjo blizu svetlobne hitrosti, uporabiti “Lorentzovo transformacijo”, ki povezuje koordinate prostora in časa. Znal je razložiti, kako so te transformacije povzročile samokonsistentne enačbe za električno in magnetno polje.

Medtem ko so bili različni učinki relativnosti velikokrat eksperimentalno dokazani v zelo visoki meri Natančnost, še vedno obstajajo deli relativnosti, ki jih je treba še razkriti v poskusih. Ironično, ena od teh je kontrakcija električnega polja, ki je v elektromagnetizmu predstavljena kot fenomen posebne relativnosti.

Proces nastajanja ravninske kontrakcije električnega polja

Ilustracija procesa nastajanja kontrakcije ravninskega električnega polja, ki spremlja širjenje elektronskega žarka s skoraj svetlobno hitrostjo (na sliki je prikazan kot elipsa). Zasluge: Masato Ota, Makoto Nakajima

Zdaj je raziskovalna skupina na Univerzi v Osaki ta učinek prvič eksperimentalno dokazala. Ta podvig jim je uspel z merjenjem profila Coulombovega polja v prostoru in času okoli visokoenergetskega elektronskega žarka, ki ga ustvari linearni pospeševalnik delcev. Z ultrahitrim elektrooptičnim vzorčenjem so lahko posneli električno polje z izjemno visoko časovno ločljivostjo.

Poročali so, da so bile Lorentzove transformacije energije in zagona vzdolž časa in prostora prikazane s poskusi dilatacije časa oziroma eksperimenti z energijo mase mirovanja. Tu je ekipa opazila podoben relativistični učinek, imenovan kontrakcija električnega polja, ki ustreza Lorentzovi spremembi elektromagnetnega potenciala.

“Vizualizirali smo krčenje električnega polja okoli elektronskega žarka, ki se širi s hitrostjo blizu svetlobe,” pravi vodja projekta profesor Makoto Nakajima. Poleg tega je ekipa opazovala proces kontrakcije električnega polja takoj po prehodu elektronskega žarka skozi kovinsko mejo.

Ko je Einstein razvijal relativnostno teorijo, naj bi si z miselnimi eksperimenti predstavljal, kako bi bilo, če bi jezdil val svetlobe. “V dokazovanju relativističnega učinka električnih polj več kot 100 let po Einsteinovi napovedi je nekaj poetičnega,” pravi profesor Nakajima. “Električna polja so bila sploh pomemben element pri oblikovanju relativnostne teorije.”

Ta raziskava z opazovanji, ki se zelo ujemajo z Einsteinovimi napovedmi posebne relativnosti v elektromagnetizmu, bi lahko služila kot platforma za meritve energijskih žarkov delcev in druge poskuse v fiziki visokih energij.

Referenca: Masato Ota, Koichi Kan, Soichiro Komada, Yuwei Wang, Verdad C. Agulto, Valin Catrin Mag-Usara, Yasunobu Arikawa, Makoto R. “Ultrahitra vizualizacija električnega polja pod Lorentzovo transformacijo”, avtorji Asakawa, Yuichi Sakawa, Tatsunosuke Matsui in Makoto Nakajima, 20. oktober 2022, fizika narave,
DOI: 10.1038/s41567-022-01767-w

Študijo sta financirala Japonsko društvo za promocijo znanosti in raziskovalni program NIFS.

READ  Invading murder hornets could be stopped with ‘sex spray’

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen.

Read also x