Szczególna teoria względności stanowi podstawę naszej wiedzy o Wszechświecie, choć wielu jej aspektów do tej pory nie udało się potwierdzić doświadczalnie. Teraz naukowcy z Uniwersytetu w Osace zwizualizowali kurczenie się pola elektrycznego wokół wiązki elektronów poruszających się z prędkością bliską prędkości światła, tym samym potwierdzając słuszność teorii Einsteina. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature Physics.
Kolejne efekty relatywistyczne zaobserwowane
W szczególnej teorii względności Albert Einstein zaproponował, że aby właściwie opisać ruch obiektów poruszających się obok obserwatora z prędkością bliską prędkości światła, konieczne jest zastosowanie tzw. transformacji Lorentza. Przekształceniu podlegają czterowektory, czyli wektory położeń ciał w czasoprzestrzeni: prędkości ciał w czasoprzestrzeni, energii-pędu, tensory pola elektrycznego i magnetycznego. Einstein wykazał, że dzięki transformacjom Lorentza równania pola elektrycznego i magnetycznego stają się spójne.
Czytaj też: Na czym polegał geniusz Einsteina? Tłumaczymy teorię względności
Mimo iż do tej pory wykazano już różne efekty względności, wciąż pozostawały aspekty nieujawnione eksperymentalnie, m.in. skurcz pola elektrycznego w wyniku zmian elektromagnetycznych. Teraz uczonym z Uniwersytetu w Osace w końcu się to udało.
Używając ultraszybkiego próbkowania elektrooptycznego, fizycy byli w stanie zarejestrować pole elektryczne z niespotykanie wysoką rozdzielczością czasową. Transformacje Lorentza czasu-przestrzeni oraz energii-pędu wykazano w eksperymentach dylatacji czasu i energii spoczynkowej, ale teraz udało się przyjrzeć innemu efektowi relatywistycznemu, tzw. kontrakcji pola elektrycznego.
Prof. Makoto Nakajima z Uniwersytetu w Osace mówi:
Zwizualizowaliśmy kurczenie się pola elektrycznego wokół wiązki elektronów poruszającej się z prędkością bliską prędkości. światła. Wykazaliśmy proces kurczenia się pola elektrycznego tuż po przejściu wiązki elektronów przez metalową granicę.
Podczas tworzenia teorii względności Einstein używał eksperymentów myślowych, ale ponad 100 lat później, coraz więcej z nich potwierdzamy eksperymentalnie. To wielkie osiągnięcie fizyki i dowód na to, że “ostateczna granica” wciąż jeszcze pozostaje niezbadana. Nowe badania mogą posłużyć jako platforma do pomiarów wiązek cząstek energetycznych i innych eksperymentów w fizyce wysokich energii.