Experimente zum Relativitätsprinzip

In der Standardliteratur zur Relativitätstheorie werden oft nur die Experimente vorgestellt, die zur Entdeckung der Relativitätstheorie geführt haben. Diese Theorie ist jedoch durch zahlreiche weitere, moderne Experimente bestätigt. Auf diesen Seiten möchte ich beginnen ein paar Experimente zu sammeln und allgemeinverständlich zu beschreiben.

Direkte Einwegmessung der Lichtgeschwindigkeit

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass Einwegmessungen der Lichtgeschwindigkeit zur bestätigung der Relativitätstheorie nicht möglich seien. Sie sind nur in der Regel nicht so genau wie Mehrwegmessungen und können bestimmten klassen von alternativen Theorien grundsätzlich nicht ausschließen. Ein Beispiel für eine einfache Einwegmessung der Lichtgeschwindgkeit habe ich herausgesucht.

Verifizierung des Zwillingsparadoxons

Für besondere Aufmerksamkeit sorgt die Diskussion des Zwillingsparadoxons in der Relativitätstheorie. Trennt man zwei exakt gleichlaufende Uhren und bewegt sie unterschiedlich schnell, so werden sie abhängig von ihrer Bahn durch den Raum unterschiedliche Zeiten anzeigen. Diese Effekt wurde oft experimentell nachgewiesen. Als erstes wiesen J.C. Hafele und Richard E. Keating 1971 die Zeitdilatation nach. 1975 wurde speziell die gravitative Zeitdilatation im Maryland Experiment nachgemessen.

Für Elementarteilchen wurde die Zeitdilatation 1977 sehr genau mit schnellen Myonen am CERN nachgewiesen.

Lichtgeschwindigkeit bei bewegten Quellen

Für eine Welle ist es nichts ungewöhnliches, dass ihre Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit der Quelle unabhängig ist. Auch Schallwellen breiten sich in der Luft unabhängig von der Geschwindigkeit der Schallquelle aus. Da aber Lichtwellen kein Medium haben, muss man überprüfen ob die Lichtgeschwindigkeit vielleicht von der Geschwindigkeit der Lichtquelle abhängen könnte. Addiert sich vielleicht die Lichtgeschwindigkeit zur Geschwindigkeit der Quelle, so dass uns das Licht auf uns zu fliegender Quellen schneller erreicht?

Du dieser sogenannten Emittertheorie wurden bereits in den sechziger Jahren Experimente ausgeführt. Zwei dieser Experimente mit bewegten Quellen messen die Geschwindigkeit der Röntgenímpulse, die beim Zerfall von schnellen Pionen entstehen.

Bestätigung der Zeitdilatation

Eine der bekanntesten Konsequenzen der Relativitätstherie ist die Zeitdilatation. Die Zeit vergeht für bewegte Objekte langsamer als im ruhenden Bezugssystem. Die Zeitdilatation wurde 1985 eindrücklich am Dopplereffekt an Neon-Atomen bestätigt. Hierbei konnten die Voraussagen der Relativitätstheorie auf fünf Nachkommastellen genau überprüft werden.

Weiterführende Literatur

Auf den Seiten zu den Experimenten werde ich immer auch die Referenz zur Originalveröffentlichung angeben, so dass sich der Leser bei Interesse eingehender mit den Experimenten beschäftigen kann. Soweit möglich werde ich auf die Arbeiten verlinken, sie sind jedoch oft urheberrechtlich geschützt und im Internet nicht frei zugänglich. Jede Universitätsbibliothek sollte die Arbeiten jedoch besorgen können.

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Letzte Änderung: 16.03.2007

© Joachim Schulz

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