Опыт Майкельсона-Морли в современной версии

Очередной эксперимент подтверждает изотропию скорости света

Эксперимент с вращающимся резонатором, проведенный немецкими физиками, с точностью порядка одной десятиквадриллионной подтвердил независимость скорости света от направления.

Изотропия пространства, то есть предположение о том, все направления в пространстве равноправны, — один из основных постулатов, на которые опираются современные физические теории. Разумеется, столь важные предположения должны тщательно проверяться, как с помощью астрономических наблюдений (о которых мы писали в заметке Астрофизики в недоумении: у Вселенной, похоже, есть выделенная ось), так и в лаборатории. Исследование свойств самого по себе пространства — задача непростая, однако в рамках теории относительности изотропия пространства приводит и к изотропии скорости распространения света, а это уже можно проверить в эксперименте.

О результатах одного такого эксперимента докладывается в недавней статье немецких физиков S. Herrmann et al., Physical Review Letters, 95, 150401 (3 October 2005). Эта работа использовала, в сущности, идею классического опыта Майкельсона-Морли, в котором сравнивалось время распространения света в двух зафиксированных перпендикулярных направлениях. Особенность же опыта немцев заключалась в том, что сравнивались резонансные частоты неподвижного и вращающегося цилиндров-резонаторов, что позволяло улучшить точность измерения.

Для устранения всех возможных внешних источников погрешностей авторы работы погрузили всю установку в термостат, обеспечив постоянство температуры, а также контролировали ось вращения цилиндра с поразительной точностью в десятые доли угловой секунды! Более того, в эксперименте учитывалось и компенсировалось даже медленное «шатание» самого здания лаборатории, поскольку типичная скорость этого «шатания» составляла несколько угловых секунд в сутки.

Все эти усовершенствования позволили немецким физикам на порядок улучшить чувствительность опыта по сравнению со старыми экспериментами и достичь относительной точности измерений 10–16. Авторы работы заявляют, что даже при такой чувствительности никаких отклонений от изотропии не обнаружено. Этот результат приводит к более строгим ограничениям на многие теории с нарушением локальной лоренц-инвариантности, разрабатываемые сейчас теоретиками.

В планы авторов входит дальнейшее повышение чувствительности эксперимента в ближайшем будущем, в частности за счет улучшения свойств резонаторов. Справедливости ради, авторы упоминают и похожие эксперименты (давшие аналогичные по точности результаты) других исследовательских групп, опубликованные в этом году: P. L. Stanwix et al., Phys. Rev. Lett. 95, 040404 (2005) и P. Antonini et al., Phys. Rev. A 71, 050101(R) (2005).