Главная Новости Японские физики продемонстрировали релятивистское сжатие электрического поля

Релятивистское сжатие электрического поля: физика и теория

Исследователи Университета Осаки продемонстрировали релятивистское сжатие электрического поля, создаваемого быстро движущимися заряженными частицами, пишет Альтернативная наука.

Данный эффект был предсказан теорией Эйнштейна. Физики указывают, что проведенная ими работа поможет улучшить исследования в области радиации и физики частиц.

Более века назад Альберт Эйнштейн совершил революцию в физике, предложив новаторскую специальную теорию относительности.

Большая часть всего, что мы знаем о Вселенной, основана на этой теории, однако часть ее положений до сих пор не была подтверждена экспериментально.

Ученые из Института лазерной инженерии Университета Осаки впервые использовали сверхбыстрые электрооптические измерения, чтобы визуализировать сжатие электрического поля, окружающего электронный луч, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, и продемонстрировали процесс генерации.

Иллюстрация процесса формирования плоского сжатия электрического поля, сопровождающего распространение электронного пучка с близкой к световой скоростью (на рисунке показан в виде эллипса). Рисунок: Масато Ота, Макото Накаджима

Согласно теории относительности, для точного описания движения объектов, пролетающих мимо наблюдателя со скоростью, близкой к скорости света, необходимо использовать "преобразование Лоренца", которое объединяет пространственные и временные координаты. Голландский физик смог объяснить, как эти преобразования приводят к самосогласованным уравнениям для электрических и магнитных полей.

Хотя различные эффекты относительности были многократно доказаны с очень высокой степенью экспериментальной точности, все еще существуют части общей теории относительно (и СТО в том числе), которые еще предстоит раскрыть в экспериментах. Как ни странно, сжатие электрического поля в ходит в их число: современное понимание электромагнетизма основано на принципах єйншьейновской физикии.

Теперь исследовательская группа из Университета Осаки впервые продемонстрировала этот эффект экспериментально. Они измерили профиль кулоновского поля в пространстве и времени вокруг высокоэнергетического электронного пучка, генерируемого линейным ускорителем частиц.

Используя сверхбыструю электрооптическую выборку, они смогли зарегистрировать электрическое поле с чрезвычайно высоким временным разрешением.

 

Ранее преобразования Лоренца времени и пространства, а также энергии и импульса были продемонстрированы в экспериментах по замедлению времени и энергии массы покоя, соответственно. Тогда физики рассмотрели аналогичный релятивистский эффект, который соответствует преобразованию Лоренца электромагнитных потенциалов.

"Мы визуализировали сжатие электрического поля вокруг электронного пучка, распространяющегося со скоростью, близкой к скорости света", - говорит профессор Макото Накаджима, руководитель проекта.

Кроме того, команда наблюдала процесс сжатия электрического поля сразу после прохождения электронного пучка через металлическую пластину.

Говорят, что при разработке теории относительности Эйнштейн использовал мысленные эксперименты, чтобы представить, каково это - прокатиться на волне света.

"Есть что-то поэтическое в демонстрации релятивистского эффекта электрических полей спустя 100 лет после того, как Эйнштейн предсказал его", - говорит профессор Накаджима.

"Электрические поля были важнейшим элементом в формировании теории относительности".