導入
 |
| アインシュタイン以前 |
| アインシュタインと |
| 素粒子物理学では |
| メタ |
アルバート・アブラハム・マイケルソンとエドワード・モーリーは、2つの直交方向と6か月離れた2つの周期の間の光速の違いを強調しようとしましたが、この差は（予想に反して）ゼロであると結論付けました。
実際、これは 1881 年 (マイケルソン単独) から 1887 年 (マイケルソン全員) までの一連の実験であり、この日から結果が最終的に受け入れられました (ただし、この実験は技術の進歩により精度が得られるたびに定期的に繰り返されます。同じ結果）。
この結果の解釈により、物理学者はエーテル（光のような電磁波の振動を裏付ける仮説的な物質）は存在しないと結論づけました。これは、光の速度がどの方向でも同じであることも示しています。
これは物理学の歴史の中で最も重要で有名な実験の 1 つであり、マイケルソンは 1907 年にノーベル物理学賞を受賞しました。
原理
この実験はマイケルソンによって、想定される媒体 (エーテル) における光の速度を測定するために設計され、速度の加算に関する古典的な法則に基づいています。およそ秒速 30 km/s の速度で周回する地球は、長さは同じだが、地球の中にあるかどうかによって時間的に異なるはずの経路上の光速度の変化を検出するのに理想的な実験室であるように見えました。進行方向またはエーテル風に垂直な方向。
この装置は、ミラー M1 と M2 が分離ブレードから等しい距離Dにあるように構築されています。
次に、地球がエーテルに対して静止している場合、2 つの垂直方向の 2 つの経路は等しい (同じ移動距離、同じ移動時間) になります。
一方、地球がエーテルに対して速度vで一方向 (たとえば M1 に向かって) に移動している場合、2 つの移動は同じ速度ではなく、移動距離も同じではありません。どちらの方向でも同じです:
- 地球の進行方向（M1に向かう方向）への往復には時間がかかります
t1=
- 地球の方向（M2方向）に垂直な往復には時間がかかります
t2=
2 つの移動間の移動時間の差は次のようになります。
予想される時間差は直接測定するには小さすぎるため、マイケルソンは、位相遅延 (または位相シフト) が発生し、したがって干渉縞が発生するという事実を利用します。彼は、彼の名前の由来となったマイケルソン干渉計という装置を製作しました。
したがって、これは非常に正確に測定するには小さすぎる量です。一方、光学的方法、つまり干渉縞を観察することによって、それを強調表示することが期待できます。実際、光路 – または光路差 – δ = cです。 t はΔδ = c .Δ tとなるものです。定義に従って、地球の軌道速度30 km/s を考慮して、干渉次数Δ p を計算します。
あるいは
たとえば、可視光の波長ではλ = 5000 A = 5.10 − 7 m 、腕の場合は D = 10 メートルです。
つまり、非常に「目に見える」ため、完全に「測定可能」です。しかし、マイケルソン・モーリー実験ではそのような測定は決して許可されませんでした。つまり、結果は常に陰性でした。
さらに、装置は完全ではないため、分離ブレードとミラーの間の距離が両方向で完全に等しいことを保証することはできず、縞の出現から直接結論を引き出すことはできません。一方、デバイスによる縞と強調したい現象による縞を区別することができます。デバイスを 4 分の 1 回転させて 2 つのパスを交換し、観察するだけです。フリンジが変更される場合。
最後に、地球の速度がエーテルに対してどのくらいであるかは先験的にはわかりません。また、たとえ偶然、速度がゼロの場所や時間にいなかったとしても、次のことを繰り返す必要があります。エーテルに対する地球の速度が変化するという事実を利用するために、数か月の間隔でいくつかの方向で実験を行ってください。
マイケルソンによって取り付けられた最初の干渉計は、結論を下すのに十分なほど正確ではなかったが、二人の研究者が最終的に次のことを確認できたのはモーリーとの協力だった。
- 「地球と光るエーテルの間に相対運動があるとすれば、それは小さいに違いない」
この経験は間違いなく最も有名な否定的な経験（求められたものに反する結果をもたらす）です。