To lysstr?ler

Vi gjorde et eksperiment sammen med en annen forskningsgruppe for ? teste at forutsigelsene til spesiell relativitet stemmer n?r man sammenlikner forskjellige referansesystemer. 

Et romskip kom forbi Hossj?um med h?y hastighet. Vi tok kontakt med Jan Egil ?deg?rd – lederen for forskningsgruppen om bord – og bestemte oss for ? gj?re et eksperiment. 

Romskipet sendte ut to laserpulser p? to forskjellige tidspunkt. S? m?lte vi begge hastigheten til laserne, og vi m?lte hastigheten til romskipet mens Jan Egils gruppe m?lte hastigheten til planeten. Romskipet hadde en hastighet p? \(267\,813\text{?km/s}\), og som forventet m?lte vi begge at laserne beveget seg med lysets hastighet. Dersom man kunne bruke klassisk mekanikk ville hastigheten til lyset kommet i tillegg til hastigheten til romskipet, og vi ville m?lt \(569\,606\text{?km/s}\). Effekten av relativitet er ?penbart betydelig. 

Begge gruppene tegnet tidromsdiagrammer for begge systemene, vi sammenliknet diagrammene og sjekket at forutsigelsene vi hadde gjort om det andre systemet stemte.

Tidromsdiagrammer for romskipsystemet (h?yre) og planetsystemet (venstre). Tallene p? tidsaksen markerer tiden i millisekunder fra starten av eksperimentet. Merk at lysstr?lene ~ har samme vinkel med aksene i begge systemene.

I v?rt system ser vi at laserne beveger seg med lyshastiget, og at romskipet beveger seg med omtrent 0.9c, s? laserne beveger seg med omtrent 0.1c i forhold til romskipet. I romskipsystemet ser de at laserne blir skutt ut i lysets hastighet, og at planeten beveger seg i motsatt retning med 0.9c.

Til slutt m?lte vi avstanden mellom laserpulsene. Her m?lte vi igjen forskjellige avstander: \(111\text{ km}\) i v?rt system og \(487\text{?km} \) i romskipsystemet. Formelen for lengdekontraksjon \(L = L_0/\gamma\) skulle tilsi at vi m?lte samme lengde, siden laserne har samme hastighet i begge systemene. Vi kan imidlertid ikke bruke formelen for lengdekontraksjon i dette tilfellet, fordi det ikke kan v?re noen egenlengde mellom to lysstr?ler. Egenlengden er definert som langden m?lt i det systemet der det man m?ler st?r stille, og siden lyshastigheten er den samme i alle referansesystemer finnes det ikke noe referansesystem der lysstr?ler s?r stille. 

Grunnen til at vi m?ler forskjellig lengde er at mens laseren har beveget seg bort fra romskipet med lysets hastighet i romskipsystemet, har den beveget seg med kun ca. 0.1c bort fra romskipet i planetsystemet. Vi ser denne forskjellen tydelig i tidromsdiagrammene. 

Publisert 16. des. 2018 08:32 - Sist endret 7. feb. 2020 15:47