LA SCIENZA PER TUTTI

ESPERIMENTI AD "ALTA" VELOCITA' !

Negli ultimi post si è parlato molto degli esperimenti del CERN, di neutrini sopraluminali e di alcune possibili implicazioni del presunto superamento della velocità della luce.

Nasce spontanea una domanda dopo tutti questi discorsi: come è stato determinato il valore della velocità della luce nel vuoto (c) ?

Su suggerimento dell’amico e blogger Marco, cercherò di esporre in maniera spero chiara e non troppo articolata, il celebre esperimento di Michelson e Morley.

Prima di riportare l’esperimento nella sua essenza, desidero fare alcune premesse.

Come già detto in passato, una radiazione elettromagnetica, secondo il modello classico dell’elettromagnetismo, rappresenta un oscillazione in un dato mezzo di un campo elettrico e uno magnetico posti perpendicolarmente tra di loro. Sempre secondo  questo modello, si pensava che la luce (o qualsiasi radiazione elettromagnetica), in assenza di un mezzo fisico e definito, si propagasse attraverso un ipotetico mezzo detto etere.  

Tale ipotetico mezzo doveva avere caratteristiche molto peculiari: elastico, privo di massa e resistenza al moto dei corpi, doveva peraltro trascinare la luce come una corrente trascina una barca o il vento le onde sonore.

Albert Abraham Michelson, che aveva insegnato fisica all'istituto di Cleveland in Ohio, decise di provare a misurare la velocità della luce per vedere se si trovava traccia del vento d'etere, usando a tale scopo un interferometro da lui stesso ideato e detto interferometro di Michelson (non so il perché ma mi ricorda qualche lezione di spettroscopia!) .

Una semplice raffigurazione dell’interferometro è di seguito riportata:

Se il vento d'etere fosse esistito, la velocità della luce sarebbe stata diversa nelle varie direzioni di propagazione testate, quindi, guardando all'interno dell'interferometro, si sarebbero viste delle frange o figure di interferenza. Utilizzando questo dispositivo, Michelson effettuò una prima volta l’esperimento nel 1881 ed in seguito nel 1887, questa volta in collaborazione con Edward Williams Morley, cambiando l’orientamento dell’interferometro e tenendo conto della posizione della Terra nella sua orbita. In entrambi i casi non furono rivelate frange di interferenza!

La spiegazione di tale risultato secondo Einstein è che non vi è nessun etere e che l'indipendenza della velocità della luce dalla sua direzione di propagazione è un'ovvia conseguenza dell'isotropia dello spazio. L'etere diventa semplicemente non necessario.

Hippolyte Fizeau misurò la velocità della luce tramite il suo interferometro, che consisteva in una ruota dentata fatta girare a grande velocità. Attraverso i denti della ruota venne fatto passare un raggio di luce che raggiungeva intermittente uno specchio posto a grande distanza che rifletteva la luce nuovamente verso la ruota, ma il raggio di ritorno, poiché intanto la ruota era girata, passava attraverso la fenditura successiva, quindi, nota la distanza che la luce percorreva, e noto l'intervallo di tempo in cui la ruota compiva la rotazione necessaria, Fizeau, calcolò la velocità della luce con un piccolo errore rispetto al valore oggi affermato.

Ecco il link ad un breve filmato riguardante quest’ultimo esperimento!

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Fizeau.ogg

Alla prossima puntata!