[논문 리뷰] Comment on “The Mössbauer rotor experiment and the general theory of relativity” [Ann. Physics 368 (2016) 258–266]

Jaykov Foukzon, С. А. Подосенов외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 02. 01.

Relativity and Gravitational Theory참고 문헌 30인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 일반 상대성 이론의 예측인 1/2를 초월하여 에너지 이동 계수 k가 0.69 ± 0.03인 이상한 모스바우어 로터 실험 결과를 설명하기 위해 중력-관성장의 이메트릭 이론을 제안한다. 순수 관성장 텐서 g^{ac}_{ij}를 도입하여 리만 곡률이 0이 아닌 값을 가지게 하여, 이 이론은 k = 0.75를 예측하며, 실험 값과 강력한 일치를 보이며 표준 시간 지연 외의 추가 에너지 이동을 나타낸다.

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].

연구 동기 및 목표

• 모스바우어 로터 실험에서 일반 상대성 이론의 예측( k=1/2)과 실험 결과( k≈0.69) 사이의 괴리 문제를 해결하기 위해.
• 회전 기준프레임에서 표준 시간 지연 외에 추가 에너지 이동이 발생하는지 조사하기 위해.
• 순수 관성장 텐서 g^{ac}_{ij}를 포함하는 중력-관성장의 이메트릭 이론을 제안하기 위해.
• 수정된 장 방정식과 회전 시스템에서 관측된 에너지 이동 사이의 이론적 일관성을 입증하기 위해.

제안 방법

• 아인슈타인의 세계 텐서 g_{ij}의 일반화로 순수 관성장 텐서 g^{ac}_{ij}를 도입하기 위해.
• 중력장과 관성장을 별개의 메트릭 구조로 다루는 이메트릭 이론을 구성하기 위해.
• 관성장 텐서의 리만 곡률 R_{μνλ}^α를 유도하여, 추가 물리적 효과를 설명하기 위해 0이 아닌 값을 가지도록 보장하기 위해.
• 이메트릭 프레임워크를 회전하는 모스바우어 로터 시스템에 적용하여 에너지 이동 계수 k를 계산하기 위해.
• 이론적 프레임워크를 사용하여 k = 0.75를 예측하고, 실험 값 k = 0.69 ± 0.03와 비교하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 모스바우어 로터 실험에서 관측된 에너지 이동 계수 k > 1/2는 일반 상대성 이론이 회전 기준프레임에서 실패했음을 의미하는가?
• RQ2 중력-관성장의 이메트릭 이론은 등가원리 위반 없이 측정된 k = 0.69 ± 0.03을 설명할 수 있는가?
• RQ3 순수 관성장 텐서의 0이 아닌 리만 곡률 R_{μνλ}^α(g^{ac}_{ij})는 시간 지연 효과를 어떻게 수정하는가?
• RQ4 별개의 관성장 텐서를 포함함으로써 일반 상대성 이론에 비해 예측된 에너지 이동은 어떻게 변화하는가?
• RQ5 이론적 예측인 k = 0.75는 모스바우어 로터 실험의 실험 데이터와 일치하는가?

주요 결과

• 이메트릭 이론은 모스바우어 로터 실험에서 에너지 이동 계수 k에 대해 k = 0.75의 값을 예측한다.
• 이 예측 값은 실험 결과 k = 0.69 ± 0.03와 양호한 일치를 보이며, 강력한 이론적 지지를 나타낸다.
• 순수 관성장 텐서의 0이 아닌 리만 곡률 R_{μνλ}^α(g^{ac}_{ij})는 표준 시간 지연 외의 추가 에너지 이동을 생성하는 데 필수적이다.
• 이론은 고전적 예측(k = 1/2)과 실험 관측 사이의 괴리를 순수 관성장 성분을 도입함으로써 해결한다.
• 결과는 일반 상대성 이론만으로는 회전 시스템에서 관측된 에너지 이동을 충분히 설명할 수 없으며, 확장된 이메트릭 프레임워크가 필요하다는 것을 시사한다.
• 연구는 k > 1/2의 관측 결과를 관성장 텐서의 기하학적 구조와 연결함으로써 이론적 근거를 제공한다.