Jak zbadać eksperymentalnie dylatację czasu?

Pytanie

Pyta Wiktor

Na podstawie jakiego mierzalnego eksperymentu (poza wożeniem samolotem zegarów i GPS-em) można określić dylatację czasu? Jakiego eksperymentu użył Lorentz by określić i wyprowadzić wzory na dylatację czasu?

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Dylatację czasu znaną ze szczególnej teorii względności (proszę nie mylić jej z grawitacyjną dylatacją czasu) bada się w następujących eksperymentach (oprócz tych wymienionych w pytaniu):

  1. Eksperyment Ivesa-Stillwella. Polega on na pomiarze długości fali promieniowania elektromagnetycznego wysyłanego przez szybko poruszające się atomy – mierzy się i porównuje długość fali wysyłanej w kierunku zgodnym z ruchem atomów i w kierunku doń przeciwnym.
  2. Pomiar poprzecznego efektu Dopplera. Eksperyment polega na pomiarze częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez źródło poruszające się względem detektora, przy czym mierzy się częstotliwość promieniowania wysłanego w kierunku prostopadłym do prędkości źródła względem detektora.
  3. Pomiar czasu życia nietrwałych cząstek, poruszających się z relatywistycznymi prędkościami.

Wydaje mi się, że Lorentz nie przeprowadzał eksperymentów dotyczących dylatacji czasu – w literaturze znalazłem informację, że pierwszy eksperyment potwierdzający zachodzenie tego zjawiska wykonali w 1938 roku H.E. Ives and G.R. Stilwell. Zaś wzory na dylatację czasu wyprowadza się w prosty sposób w oparciu o transformację Lorentza – takie wyprowadzenie można znaleźć chyba w każdym podręczniku do szczególnej teorii względności, jak też tutaj.