[논문 리뷰] What and how does a Michelson interferometer measure

V.V. Demjanov|arXiv (Cornell University)|2010. 03. 15.

Geophysics and Sensor Technology인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 빛이 반사율이 1보다 큰 매질을 통해 전파될 때만, 가상의 에테르를 통한 지구의 절대 속도를 마이클슨 간섭계가 측정할 수 있으며, 진공에서는 그렇지 않음을 입증한다. 간섭계의 각 다리에 있는 기체 밀도를 실험적으로 제어함으로써 저자 는 입자 밀도가 감소함에 따라 줄무늬 이동이 사라짐을 보여주며, 이는 140–480 km/s 범위에서 지구의 절대 운동을 신뢰할 만하게 측정할 수 있음을 시사한다. 또한 n < 1.8 매질에서의 광학 실험과 일치하는 보정된 상대론적 불변 공식을 통해 에테르 바람 속도를 기술한다.

ABSTRACT

Proposed by Maxwell in 1879 detector of aether seems, at a superficial glance, a simple device. For example, Michelson in 1881 thought that he built an instrument that (when you turn it in the horizontal plane) will measure in vacuum (refractive index n=1) the harmonic shift of the interference fringe. In reality the case is much more involved. Not at once it was understood (the misunderstanding lasted about 90 years) that the shift of interference fringe occurs only when the carriers of light contain particles, i.e. have n>1. In 1968-1975 I have demonstrated experimentally that during the pumping of the gas from the zones where the light propagates, i.e. with decreasing the number of particles of the light's carrier, along with the reduction of noise disturbances always necessarily vanishes the harmonic shift of the interference fringe. As soon as the correlation of the observability of the fringe shift with the concentration of particles in the light's carrier has been taken into account, I was able to reliably measure the speed of absolute motion of the Earth as a few hundred km/s. In the sixth version I corrected the slip in formula (21). There is suggested for experimenters the advice how to diminish below the measurable level of the sought-for signal the harmful influence of the noise and false interferences, and for interpreters of measurements of non-zero fringe shift the derivation is given of a relativistically invariant formula of the aether wind speed that agrees with the experiments in optical media with 1<n<1.8. In the publication Phys.Lett.A 374 (2010) 1110 I reported about measuring the horizontal projection of absolute velocity of the Earth at the latitude of Obninsk as 140-480 km/s depending on the time of day and night. This experimental result became possible only owing to that I was able to overcome the above mentioned methodical and interpretational artifacts.

연구 동기 및 목표

• 마이클슨 간섭계가 진공이 아닌 매질에서만 줄무늬 이동을 감지하는 이유에 대한 오랫동안 지속된 혼동을 해결하기 위해.
• 이전에 절대 운동 감지를 흐리게 만들었던 방법론적 및 해석적 오류를 제거하기 위해.
• 실험적으로 줄무늬 이동이 빛의 매체를 운반하는 매질의 입자 밀도와 상관이 있음을 입증하기 위해.
• n < 1.8 매질에서의 광학 실험과 일치하는 에테르 바람 속도에 대한 상대론적 불변 공식을 유도하기 위해.
• 미래의 절대 운동 신호 탐색 실험에서 소음과 오염 간섭을 최소화하기 위한 실용적 지침을 제공하기 위해.

제안 방법

• 빛 전파 경로에서 기체를 서서히 펌프아웃하여 입자 밀도를 감소시키는 마이클슨 간섭계 실험을 수행하기 위해.
• 기체 밀도가 감소함에 따라 고조파 줄무늬 이동이 사라지는 것을 관찰함으로써, 이들이 매체의 굴절률에 의존한다는 것을 확인하기 위해.
• 상대론적 효과를 고려하기 위해 공식 (21)의 보정된 버전을 사용하여 실험 데이터와의 일관성을 확보하기 위해.
• 측정 가능한 신호 이하의 잡음을 억제하기 위해 소음 억제 기법을 적용하기 위해.
• 관측된 줄무늬 이동을 바탕으로 광학 매질에서의 에테르 바람 속도에 대한 상대론적 불변 공식을 유도하기 위해.
• 다양한 굴절률(1 < n < 1.8)에서 실험 결과를 이론적 예측과 비교하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 마이클슨 간섭계는 굴절률 n > 1 인 매질을 통해 빛이 전파될 때만 줄무늬 이동을 감지하고, 진공에서는 감지하지 않는가?
• RQ2 실험적 오류와 소음을 어떻게 최소화하여 지구의 절대 속도를 신뢰성 있게 감지할 수 있는가?
• RQ3 광학 매질에서 실험 관측과 일치하는 올바른 상대론적 불변 공식은 무엇인가? 에테르 바람 속도에 대한.
• RQ4 빛의 매체를 운반하는 매질 내 입자 농도와 줄무늬 이동 관측 가능성 간의 상관관계가 측정 신뢰도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 간섭계 기법을 사용하여 상대성 원칙의 약속에 의존하지 않고도 지구의 절대 속도를 독립적으로 측정할 수 있는가?

주요 결과

• 기체가 간섭계의 다리에서 제거됨에 따라 줄무늬 이동이 사라지며, 이는 줄무늬 이동이 빛의 매체를 운반하는 매질 내 입자의 존재에 의존한다는 것을 확인한다.
• 지구의 절대 속도의 수평 성분은 오브니스크 레벨에서 실험적으로 140–480 km/s로 측정되었으며, 하루 중 시간대에 따라 변동하였다.
• 이 실험 결과는 간섭계 측정에서 오랫동안 지속된 방법론적 및 해석적 오류를 극복한 후에야 달성되었다.
• 공식 (21)의 보정된 버전이 도출되었으며, 이는 에테르 바람 속도에 대한 상대론적 불변 기술을 가능하게 하였다.
• 유도된 에테르 바람 속도 공식은 굴절률이 1에서 1.8 사이인 광학 매질의 실험 데이터와 일치한다.
• 이 연구는 목표 신호의 감지 임계값 이하에서 소음을 억제하고 오염 간섭을 방지하기 위한 실용적 실험 조언을 제공한다.