"Pencil tip" bewijst Einsteins relativiteitstheorie

Voor het eerst bedacht gelijkwaardigheidsprincipe met eenvoudig laboratoriumexperiment

Potlood © MMCD
voorlezen

Wetenschappers hebben een nieuwe manier gevonden om de relativiteitstheorie van Einstein te testen met behulp van een stof uit de relatie van grafiet in een potlood. Hoewel voorheen dure testopstellingen of een kijkje in de diepten van de ruimte nodig waren, is een eenvoudig, direct experiment nu voldoende.

Andre Geim, hoogleraar natuurkunde en astronomie aan de Universiteit van Manchester, gebruikte samen met collega's uit Rusland en Nederland het ultradunne materiaal grafeen dat pas een jaar geleden werd ontdekt. De onderzoekers produceren de één-atoom dikke laag grafiet met behulp van een speciaal proces, vergelijkbaar met het trekken van een dunne lijn met een potlood, waarbij kleine stukjes grafiet uit de mijn worden geschraapt.

In een artikel in het tijdschrift Nature beschrijft het team hoe elektrische ladingen in de grafiek zich gedragen als deeltjes zonder massa en dus relativistisch. Het bestaan ​​van deze nieuwe deeltjes, masseloze Diriac fermionen genoemd, werd al voorspeld door Einstein in zijn theorie met de zogenaamde Diriac-vergelijking.

Het kernidee van algemene relativiteitstheorie, het gelijkwaardigheidsbeginsel, stelt dat unidirectionele zwaartekracht overeenkomt met versnelling in de tegenovergestelde richting. Een illustratief voorbeeld: de snelle, versnellende opkomst van een lift zorgt voor een duidelijke toename van de zwaartekracht. Zitten in een versnellende auto voelt op dezelfde manier als wanneer een attractie je in de stoel duwt.

In hun experimenten konden de wetenschappers dit effect niet alleen begrijpen, maar ook andere effecten gepostuleerd door Einstein. Aldus ontvingen de massaloze Diriac fermionen een zogenaamde dynamische massa wanneer ze werden aangetrokken door magnetische velden. Evenzo gedragen lichtdeeltjes, fotonen zich in de natuur, die, hoewel ze ook geen eigen massa hebben, niettemin worden beïnvloed en afgeleid door de zwaartekracht, bijvoorbeeld door sterren. Einstein beschreef dit gedrag met zijn beroemde vergelijking E = mc². tonen

"Om het belang van de relativiteitstheorie te begrijpen, moeten onderzoekers vaak aanzienlijke inspanningen leveren, maar ons werk laat zien dat het mogelijk is om directe experimenten te bouwen om relativistische ideeën te testen, " legt Gleim uit. "De eenvoudige tests met grafeen en relatief goedkope laboratoriumapparatuur kunnen potentiële ontdekkingen versnellen en miljoenen ponden besparen."

(Universiteit van Manchester, 10.11.2005 - NPO)