كتب physical principle
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
المبدأ الفيزيائي (معلومة)
الجاذبية
بين اينشتاين عام 1911, أن قانون بقاء الطاقة النابع عن الميكانيكا الكلاسيكية تحتم أن يتأثر الفوتون بمجال الجاذبية مثلما يتأثر بها جسم له كتلة. ووصف في تجربته الخيالية جسيم يكتسب طاقة حركة عند سقوطه الحر على الأرض ويتحول كلية إلى طاقة ممثلة في شعاع كهرومغناطيسي عند اصتدامه بالأرض.
يحوي الجسيم التخيلي قبل السقوط طاقة السكون فقط ثم يكتسب سرعة وطاقة حركة خلال السقوط الحر فتصبح طاقته الكلية . وعند التقائه بالأرض يفترض أن يُفنى الجسيم (أي يتحول كلية إلى طاقة) ويصدر فوتونا بهذه الطاقة تصعد إلى موقعه الأول. فلو لم يتأثر هذا الفوتون الناتج بالجاذبية فستكون طاقته عند الموقع الأول مساوية لطاقة الجسيم الكلية وإذا افترضنا إمكانية استخدام جزء من تلك الطاقة لإعادة تكوين الجسيم عند تلك النقطة ، عندئذ سوف تتحرر الطاقة الزائدة . ونظرا لأن الفوتون يفقد طاقة أثناء صعوده إلى أعلى فيكون قانون بقاء الطاقة ساريا.
ينطبق على طاقة الفوتون المعادلات التالية (بوحدات الكتلة) :
طاقة النظام تحت على الأرض :
طاقة النظام في الموقع العالي :
- و .
وبوحدات طاقة الفوتون نحصل على :
وبالتالي يمكن حساب التردد :
فإذا كان ارتفاع الجسيم عن الأرض 56و22 متر مع اعتبار قوانين نيوتن للحركة فمن المتوقع أن ينزاح التردد بمقدار :
- حيث g عجلة الجاذبية الأرضية (91و8 متر/ثانية/ثانية)
- h الارتفاع عن الأرض
- c سرعة الضوء.
اجراء التجربة والقياسات
يظهر تغير طاقة الفوتون مع الارتفاع في مجال الجاذبية على هيئة تغير في التردد. ويستخدم فوتون من اشعة غاما. ومن أجل قياس تغير التردد بين مصدر الشعاع والمستقبل استغل الفيزيائيان ظاهرة الامتصاص الرنيني وهو نفس طريقة إصدار الشعاع. بذك تكون الذرات المصدرة لشعاع غاما حساسة لاستقباله. وطبقا لتأثير موسباور تتساوى طاقة الإصدار وطاقة الامتصاص للشعاع في حالة عدم حدوث صدمة ارتداد.
هذا معناه أن لا يحدث امتصاص في الذرات إذا تغير تردد الشعاع بين المصدر والذرات الممتصة. ونظرا لاهتزاز الذرات المصدرة للأشعة فتكون الذرات المصدرة والمستقبلة ليست ثابتة وإنما في حالة اهتزاز. ويمكن اخماد اهتزاز الذرات بالتبريد وهذا لا يمنع تأثير موسباور. وبإجراء التبريد وتحريك المصدر أو المستقبل الممتص بسرعة معينة بالنسبة للآخر يمكن بواسطة تأثير دوبلر قياس ترددات مختلفة عند الامتصاص.
وضع باوند وريبكا مصدر اشعة غاما على منضة تهتز رأسيا اهتزازا توافقيا (مطابقا لدالة جيبية). وعن طريق تعيين النقطة الزمنية التي يحدث عندها امتصاص الأشعة يمكن تعيين التغير في تردد الشعاع.
وضع المصدر والمستقبل الممتص بحيث يكون بينهما مسافة رأسية قدرها 56و22 متر. كما استبدل خلال التجربة وضعي المستقبل والمصدر لمعرفة تاثير جاذبية الأرض على الشعاع. ولكن شوشرة الاهتزاز الحراري للذرات كانت غالبة على الانزياح المرغوب تسجيله في التجربة. وكان لا بد من اجراء تجربة أخرى تتميز بدقة أعلى.
