Storia dell'esperimento Michelson-Morley

L'esperimento Michelson-Morley fu un tentativo di misurare il movimento della Terra attraverso l'etere luminoso. Sebbene spesso chiamato l'esperimento Michelson-Morley, la frase in realtà si riferisce a una serie di esperimenti condotti da Albert Michelson nel 1881 e poi di nuovo (con attrezzature migliori) alla Case Western University nel 1887 insieme al chimico Edward Morley. Sebbene il risultato finale sia stato negativo, la chiave dell'esperimento in quanto ha aperto la porta a una spiegazione alternativa per lo strano comportamento ondulato della luce.

Come doveva funzionare

Alla fine del 1800, la teoria dominante di come funzionava la luce era che si trattava di un'onda di energia elettromagnetica, a causa di esperimenti come l'esperimento della doppia fenditura di Young.

Il problema è che un'onda ha dovuto muoversi attraverso una sorta di mezzo. Qualcosa deve essere lì per sventolare. Si sapeva che la luce viaggiava attraverso lo spazio (che gli scienziati credevano fosse un vuoto) e si poteva persino creare una camera a vuoto e far luce attraverso di essa, quindi tutte le prove hanno chiarito che la luce poteva muoversi attraverso una regione senza aria o altra questione.

Per aggirare questo problema, i fisici hanno ipotizzato che esistesse una sostanza che riempiva l'intero universo. Hanno chiamato questa sostanza l'etere luminoso (o talvolta etere luminifero, anche se sembra che questo sia solo un po 'come lanciare sillabe e vocali dal suono pretenzioso).

Michelson e Morley (probabilmente per lo più Michelson) hanno avuto l'idea che dovresti essere in grado di misurare il movimento della Terra attraverso l'etere. L'etere era tipicamente ritenuto immobile e statico (tranne, ovviamente, per la vibrazione), ma la Terra si muoveva rapidamente.

Pensa quando appendi la mano fuori dal finestrino della macchina su un disco. Anche se non c'è vento, il tuo movimento lo rende sembrare ventoso. Lo stesso dovrebbe essere vero per l'etere. Anche se si fermasse, poiché la Terra si muove, allora la luce che va in una direzione dovrebbe muoversi più velocemente insieme all'etere della luce che va nella direzione opposta. Ad ogni modo, fintanto che c'era una sorta di movimento tra l'etere e la Terra, avrebbe dovuto creare un efficace "vento etereo" che avrebbe spinto o ostacolato il movimento dell'onda luminosa, simile a come un nuotatore si muove più velocemente o più lento a seconda che si stia muovendo con o contro la corrente.

Per testare questa ipotesi, Michelson e Morley (di nuovo, principalmente Michelson) hanno progettato un dispositivo che ha diviso un raggio di luce e lo ha fatto rimbalzare dagli specchi in modo che si muovesse in direzioni diverse e alla fine colpisse lo stesso bersaglio. Il principio al lavoro era che se due fasci avessero percorso la stessa distanza lungo percorsi diversi attraverso l'etere, si sarebbero mossi a velocità diverse e quindi quando avrebbero colpito lo schermo finale del bersaglio quei fasci di luce sarebbero leggermente sfasati l'uno con l'altro, il che avrebbe creare un modello di interferenza riconoscibile. Questo dispositivo, quindi, è diventato noto come interferometro di Michelson (mostrato nel grafico nella parte superiore di questa pagina).

I risultati

Il risultato è stato deludente perché non hanno trovato alcuna prova del bias relativo al movimento che stavano cercando. Indipendentemente dal percorso seguito dal raggio, la luce sembrava muoversi esattamente alla stessa velocità. Questi risultati furono pubblicati nel 1887. Un altro modo per interpretare i risultati in quel momento era quello di supporre che l'etere fosse in qualche modo collegato al movimento della Terra, ma nessuno poteva davvero escogitare un modello che permettesse ciò che aveva senso.

In effetti, nel 1900 il fisico britannico Lord Kelvin indicò notoriamente che questo risultato era una delle due "nuvole" che guastavano una comprensione altrimenti completa dell'universo, con l'aspettativa generale che sarebbe stata risolta in un ordine relativamente breve.

Ci sarebbero voluti quasi 20 anni (e il lavoro di Albert Einstein) per superare davvero gli ostacoli concettuali necessari per abbandonare del tutto il modello etereo e adottare il modello attuale, in cui la luce mostra dualità onda-particella.

fonte

Trova il testo completo del loro documento pubblicato nell'edizione del 1887 del American Journal of Science, archiviato online sul sito web AIP.