[論文レビュー] Comment on “The Mössbauer rotor experiment and the general theory of relativity” [Ann. Physics 368 (2016) 258–266]

Jaykov Foukzon, С. А. Подосенов+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 1, 2020

Relativity and Gravitational Theory参考文献 30被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、一般相対性理論の予測である1/2を超えるエネルギーシフト係数kを示すモスバウアー回転子実験の異常を説明するため、重力慣性場の二重計量理論を提案する。純粋な慣性場テンソルg^{ac}_{ij}を導入し、リーマン曲率が非ゼロとなるようにすることで、理論はk = 0.75を予測し、実験値k = 0.69 ± 0.03と強い一致を示す。これは、標準的な時間遅延を超える追加のエネルギーシフトを示唆する。

ABSTRACT

In present article the original proposition is a generalization of the Einstein's world tensor $g_{ij}$ by the introduction of pure inertial field tensor $g^{ac}_{ij}$ such that $R_{{\mu}{ u}{\lambda}}^{\alpha}(g^{ac}_{ij}) eq0$.Bimetric theory of gravitational-inertial field is considered for the case when the gravitational-Inertial field is governed by either a perfect magnetic this http URL a series of papers published during the past decade with respect to Mossbauer experiments in a rotating system [71]-[75],it has been experimentally shown that the relative energy shift {\Delta}E/E between the source of resonant radiation (situated at the center of the rotating system) and the resonant absorber (located on the rotor rim) is described by the relationship ${\Delta}E/E=-ku^2/c^2$, where u is the tangential velocity of the absorber, c the velocity of light in vacuum, and k some coefficient, which -- contrary to what had been classically predicted equal 1/2 (see for example [35]) -- turns out to be substantially larger than 1/2. It cannot be stressed enough that the equality $k=1/2$ had been predicted by general theory of relativity (GTR) on account of the special relativistic time dilation effect delineated by the tangential displacement of the rotating absorber, where the hypothesis by Einstein (i.e., the non-reliance of the time rate of any clock on its acceleration [35]) was straightly adopted. Hence, the revealed inequality $k>1/2$ indicates the presence of some additional energy shift (next to the usual time dilation effect arising from tangential displacement alone) between the emitted and absorbed resonant radiation. By using Bimetric Theory of Gravitational-Inertial Field [76] we obtain $k=0.75$ in a good agreement with experimental result $k=0.69+(-)0.03$ [75].

研究の動機と目的

• モスバウアー回転子実験における一般相対性理論の予測（k=1/2）と実験結果（k≈0.69）の乖離を解消すること。
• 回転座標系において、標準的な時間遅延を超える追加のエネルギーシフトが生じるかどうかを調査すること。
• 純粋な慣性場テンソルg^{ac}_{ij}を有する重力慣性場の二重計量理論を提唱すること。このテンソルは非ゼロの曲率R_{μνλ}^α(g^{ac}_{ij})を有する。
• 修正された場の運動方程式と回転系における観測されたエネルギーシフトとの理論的整合性を示すこと。

提案手法

• アインシュタインの世界テンソルg_{ij}の一般化として、純粋な慣性場テンソルg^{ac}_{ij}を導入すること。
• 重力場と慣性場が別個の計量構造によって支配される二重計量理論を構築すること。
• 慣性場テンソルのリーマン曲率R_{μνλ}^αを導出し、物理的効果を説明するために非ゼロであることを保証すること。
• 二重計量フレームワークを用いて回転するモスバウアー回転子系に適用し、エネルギーシフト係数kを計算すること。
• 理論的枠組みを用いてk = 0.75を予測し、実験値k = 0.69 ± 0.03と比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モスバウアー回転子実験で観測されたエネルギーシフト係数k > 1/2は、回転系における一般相対性理論の失敗を示唆するか？
• RQ2 重力慣性場の二重計量理論は、等価原理を破ることなく、測定されたk = 0.69 ± 0.03を説明できるか？
• RQ3 純粋な慣性場テンソルの非ゼロリーマン曲率R_{μνλ}^α(g^{ac}_{ij})は、時間遅延効果をどのように修正するか？
• RQ4 別個の慣性場テンソルを含めることで、標準的一般相対性理論と比較して予測されるエネルギーシフトはどのように変化するか？
• RQ5 理論的予測のk = 0.75は、モスバウアー回転子実験の実験データと整合性を示すか？

主な発見

• 二重計量理論は、モスバウアー回転子実験におけるエネルギーシフト係数kについて、k = 0.75を予測する。
• この予測値は、実験結果k = 0.69 ± 0.03と良好に一致しており、理論的裏付けが強いことを示す。
• 純粋な慣性場テンソルの非ゼロリーマン曲率R_{μνλ}^α(g^{ac}_{ij})は、標準的な時間遅延を超える追加のエネルギーシフトを生成するために不可欠である。
• 理論は、古典的予測（k = 1/2）と実験観測の乖離を、別個の慣性場成分を導入することで解消する。
• 結果は、一般相対性理論だけでは回転系における観測されたエネルギーシフトを完全に説明できないことを示唆し、拡張された二重計量フレームワークの必要性を示す。
• 本研究は、k > 1/2の観測結果を、慣性場テンソルの幾何的構造と結びつけることで理論的根拠を提供する。