Einstein's relativiteitstheorie is achterhaald en ouderwets,

quote:

Op dinsdag 8 april 2014 10:18 schreef ATuin-hek het volgende:

[..]

Zelfs Haushofer is er bij

quote:

Op vrijdag 11 april 2014 09:57 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Op een anti deSitter achtergrond kunnen tachyonen zelfs stabiel zijn

quote:

Op zaterdag 12 april 2014 18:57 schreef superdrufus het volgende:

[..]

Tachyonen bestaan in driedimensionale tijd en eendimensionale ruimte. Hoe is dat verenigbaar met driedimensionale ruimte en eendimensionale tijd?

quote:

Op maandag 24 oktober 2011 08:58 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
19-10-2011

Einsteins examens

Einsteins absolute lichtsnelheid ligt sinds vorige maand onder vuur maar er lijken nog geen serieuze barsten in zijn werk te zitten. De speciale en algemene relativiteitstheorie uit 1905 en 1916 zijn inmiddels gangbare modellen en staan in het hart van de moderne natuurkunde. Einstein is de afgelopen honderd jaar al verschillende keren op examen gegaan. Een aantal toetsen der kritiek die hij wél heeft doorstaan.

De eerste ‘test’ die de relativiteitstheorie onderging was een astronomisch probleem uit de negentiende eeuw. In 1859 publiceerde de Franse wiskunde Urbain Le Verrier een boek waarin hij stelde dat Mercurius niet deed wat hij volgens de wetten van de klassieke mechanica zou moeten doen. Namelijk in een keurige ellips om de zon draaien. Le Verrier had de tijdstippen van de Mercuriusovergangen – wanneer de planeet voor de zon langs beweegt – van de voorgaande 150 jaar bestudeerd en zag dat de overgangen zich steeds net iets sneller begonnen dan verwacht.

Een deel van deze afwijking kon nog wel verklaard worden door zwaartekrachtsverstoringen van de andere planeten, die ook voorspeld worden door de oude wetten van Newton en Kepler. Maar het probleem was een kleine afwijking van zo’n honderdste van een graad per eeuw tussen de berekende en waargenomen planeetbeweging. Astronomen stonden voor een raadsel.

De wetten van Kepler zeggen dat planeten in een ellipsvorm rondom hun ster draaien. Maar door de zwaartekracht van andere planeten draait deze ellips zelf ook. Dit wordt precessie genoemd. Afbeelding: © Wikimedia/WillowW

Er werden een aantal oplossingen bedacht, inclusief het bestaan van een extra planeet dichtbij de zon. Die werd echter niet gevonden. En andere oplossingen leverden theoretische problemen op.
Toen Einstein op de proppen kwam met zijn relativiteitstheorie had hij echter wél een oplossing voor het inmiddels 50 jaar oude probleem. Hij zei dat de ruimtetijd rond de zon zo wordt vervormd dat er een afwijking ontstaat van de klassieke wetten. En hoe sterker het zwaartekrachtveld, des te sterker deze afwijking. Bovendien kon Einstein in zijn publicaties de afwijking precies berekenen. En daarmee leverde hij het eerste bewijs voor zijn theorie.

De zon buigt licht
Einsteins relativiteit voorspelt dat licht door zwaartekracht wordt beïnvloed. Dat was echter al langer bekend. De wetten van Newton voorspelden namelijk ook dat licht zou buigen onder invloed van de zwaartekracht. Alleen, Einstein stelde dat deze buiging twee keer zo sterk moest zijn.
Eind jaren ’10 van de vorige eeuw, toen er nog veel wetenschappers twijfels hadden bij Einsteins nieuwe theorie, probeerde de Engelsman Sir Arthur Eddington te achterhalen wie er in deze kwestie gelijk had, Newton of Einstein.

Bij een zonsverduistering staat de maan precies tussen den zon en aarde, waardoor de zon op een bepaalde plek op aarde niet meer te zien is. Meestal zijn er zo’n twee van deze verduisteringen per jaar.

Hij had het perfecte experiment in gedachten. En daarvoor had hij maar één kans die hij zou grijpen op 29 mei 1919. Wat hij nodig had was namelijk een zonsverduistering; als de maan voor de zon schuift en haar zo volledig verduistert. Het idee van het experiment was dat de zon genoeg massa heeft om sterlicht van achter de zon meetbaar te kunnen buigen. Wanneer de ster voor een veel verder object schuift zal dat object nét voordat hij achter de zon verdwijnt een klein beetje verschuiven.

Eddington moest dus net naast de zon naar de sterrenhemel kijken. Wat normaal gesproken onmogelijk is vanwege het verblindende licht van onze ster. Vandaar dat Eddington een zonsverduistering nodig had.

In het experiment wilde hij de zwaartekrachtsbuiging waarnemen bij sterren uit het heldere Hyaden-stelsel. De zon zou tijdens de verduistering zo dicht langs de Hyaden schuiven dat er volgens Einstein een verschuiving zou moeten plaatsvinden van zo’n 1,75 boogseconden. Newtons aloude wetten voorspelde de helft van die buiging.

Door de grote zwaartekracht van de zon wordt licht dat er net langs reist afgebogen. Dit effect is te meten tijdens een zonsverduistering. Afbeelding: © UnMuseum.org/Lee Krystek

Er werden twee teams van wetenschappers samengesteld om de eclips op twee verschillende plekken in de wereld te volgens. Een in Sobral, Brazilië, de ander in Príncipe, West-Afrika.

Uiteindelijk kwam Eddington terug in Londen en berekende wat de verschuiving was geweest. In Sobral was er een verschuiving geweest van bijna 2 boogseconden. In Príncipe kwam hij op 1,6 boogseconden uit. Ondanks een onzekerheid in de metingen concludeerde Eddington dat er maar één theorie de correcte kon zijn: de relativiteitstheorie van Einstein. Op 6 november 1919 publiceerde Eddington zijn resultaten en dat was voor velen hét bewijs dat Einstein op het goede spoor zat. Het haalde de voorpagina’s van de kranten over de hele wereld. Einstein was plots wereldberoemd.

Tijddilatatie
Een van de implicaties van wat Einstein publiceerde in 1905 is dat wanneer een persoon snel door de ruimte reist, de tijd voor dat voorwerp langzamer zal gaan. Dus wanneer je een klok meeneemt zal hij langzamer gaan tikken. Niet dat je daar als waarnemer iets van merkt, want jij zal zelf ook ‘langzamer’ waarnemen.

Op snelheden die wij hier op aarde bereiken is er nauwelijks sprake van deze tijddilatatie. Slechts wanneer je snelheid in de buurt van de lichtsnelheid begint te komen, wordt de tijdrek merkbaar.
Bedenk maar eens wat voor bizarre consequenties dit heeft. Een voorbeeld: Een astronaut die met 90 procent van de lichtsnelheid naar bijvoorbeeld Proxima Centauri zou reizen, doet daar in zijn eigen ervaring bijna 4,7 jaar over (de afstand tot die ster is 4,2 lichtjaar). Als hij bij aankomst meteen weer terugkeert zal bij binnen pakweg negen jaar na vertrek weer voet op aarde zetten, althans dat zegt zijn boordcomputer. Tot zijn grote verbazing is er op aarde ruim 21 jaar verstreken. Zijn tweelingbroer is ruim tien jaar ouder dan hijzelf!

Einsteins algemene relativiteitstheorie zegt dat wanneer je sneller reist, de tijd relatief steeds langzamer zal lopen. De grafiek laat de tijddilatatie ten opzichte van een stilstaande persoon zien. Reis je bijvoorbeeld met 85 procent van de lichtsnelheid, dan gaat de tijd twee keer zo langzaam. In de buurt van de lichtsnelheid staat de tijd bijna stil. Afbeelding: © Wikimedia/Alexander Preuss

Ik ga op vakantie en neem mee… een atoomklok!
In 1971 besloten de Amerikaanse wetenschappers Joseph Hafele en Richard Keatin Einstein op dit punt op de proef te stellen. Niet door naar Proxima Centauri te vliegen maar door simpelweg het vliegtuig te nemen. Het idee was dat als ze tweemaal rond de aarde zouden vliegen met commerciële vluchten er een meetbare tijddilatatie zou zijn ontstaan. Om dit te kunnen meten namen ze vier atoomklokken mee. Daarnaast lieten ze ook een atoomklok thuis in Washington.

Joseph Hafele en Richard Keating stappen in 1971 op het vliegtuig met hun vier atoomklokken. Afbeelding: © electricalfun.com

Op 4 oktober 1971 om 19:30u vertrok de eerste lading atoomklokken. Ze gingen oostwaarts, met de draaiing van de aarde mee. De dubbele wereldreis duurde iets meer dan 65 uur, waarvan ruim 41 uur lijnvluchten werd doorgebracht.
Ruim een week later, op 13 oktober, werd dezelfde lading klokken westwaarts gestuurd. Op een reis van ruim 80 uur, tweemaal rond de planeet.
Bij terugkomst in Washington vergeleken ze hun atoomklokken met klokken die op de grond waren achtergebleven. En wat bleek? De klokken die naar het oosten waren gereisd liepen gemiddeld 59 nanoseconden achter! Oftewel 59 miljardsten van een seconden. De klokken die naar het westen waren gegaan liepen 273 nanoseconden voor.

Waarom kan tijd sneller gaan?
De relativiteitstheorie stelt dat de tijd langzamer gaat wanneer je sneller beweegt. Nu lijkt dat tegenstrijdig met het experiment van Hafele en Keating waarin hun klokken op één van de reizen juist tijd wonnen. Hoe zit dat?
Het punt is dat als wij ‘stilstaan’ op aarde ook bewegen. Bedenk dat als je in je strandstoel ligt in Equador (op de evenaar), je alleen al door de draaiing van de aarde een snelheid hebt van zo’n 1670 km/h!
Een vliegtuig dat richting het westen gaat, vliegt precies tegen deze aardse draaiing in. Omdat iemand in dat vliegtuig daarom een lagere snelheid heeft dan iedereen op de grond, gaat zijn tijd volgens Einstein juist sneller.
Hafele en Keating berekende hoeveel tijd ze volgens de relativeitstheorie zouden moeten hebben gewonnen of verloren en tot hun grote vreugde kwam het overeen met het tijdsverschil van hun reizende atoomklokken.

Hafele en Keating probeerden hun eigen resultaten vervolgens ook te ontkrachten. Ze gingen na of hun atoomklokken misschien op andere manier waren beïnvloed. In hun artikel staat te lezen dat druk en temperatuur geen systematische fout produceren in de atoomklokken, de klokken extreem goed bestand zijn tegen acceleratie en ze driedubbel afgeschermd waren tegen kosmische straling.
De twee Amerikanen wisten het zeker. De verloren en gewonnen nanoseconden waren afkomstig uit relativistische effecten. En Einstein was niet van zijn troon gestoten.

Ondertussen is tijddilatatie ook aangetoond in deeltjes die razendsnel rondjes maken in deeltjesversnellers op aarde.

Laatste examen
De laatste bevestiging van de theorie van Einstein kwam vorige maand uit Denemarken. Van wetenschappers van het Dark Cosmology Centre binnen het Niels Bohr-instituut van de Universiteit van Kopenhagen. Ze presenteerden hun resultaten in het blad Nature.

De algemene relativiteitstheorie is Einsteins model voor zwaartekracht en stelt dat licht niet alleen gebogen wordt door deze kracht, maar ook op een andere manier wordt beïnvloed. Gaat licht namelijk vanuit een omgeving met een grote zwaartekracht naar een laag zwaartekrachtveld, dan wordt de golflengte langer. Het licht zal daarom in het zichtbare spectrum ‘dichter bij het rood’ komen te liggen. Daarom wordt van een gravitationele roodverschuiving gesproken.

Sterrenstelsels zijn vaak gebundeld in clusters, die wel duizenden stelsels kunnen bevatten. Elk puntje hier is een sterrenstelsel. Afbeelding: © Hubble Space Telescope

De Denen hebben deze roodverschuiving gemeten van extreem verre clusters van sterrenstelsels. En vooral naar het verschil tussen de roodverschuiving van stelsels in het midden en aan de rand van zo’n cluster.

De redenering is dat het licht afkomstig van het midden van het cluster, door de zwaartekracht van het cluster verder naar het rood verschoven is dan het licht van de rand van het cluster.
Ze namen 7800 clusters onder de loep. En inderdaad, de binnenste stelsels waren roder dan de buitenste. De wetenschappers schrijven dat de algemene relativiteitstheorie van Einstein nu eindelijk voor het eerst op kosmische schaal is getest. En daarmee is Einstein dus alweer geslaagd.

Bronnen
Sneller-dan-het-licht-deeltjes gevonden? – Kennislink.nl
F. Dyson, A. Eddington en C. Davidson, A Determination of the Deflection of Light by the Sun’s Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919, Philosophical Transactions of the Royal Society A, 1920
J. Hafele en R. Keating, Aroud-the-World Atomic Clocks: Observed Relativitsic Time Gains, Science, 1972
‘May 29, 1919: A Major Eclipse, Relatively Speaking’ – Wired.com
R. Wojtak, S. Hansen, J. Hjorth, Gravitational redshift of galaxies in clusters as predicted by general relativity, Nature, 2011

(Kennislink)

quote:

Op donderdag 18 februari 2010 08:33 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
17-02-2010

Relativiteitstheorie bevestigd met 10.000 keer grotere precisie

[ afbeelding ]
Een wassen beeld van Albert Einstein in het museum van Madame Tussauds in Berlijn.

Een nieuwe studie heeft met een 10.000 keer grotere precisie bewezen dat Albert Einstein gelijk had over de relativiteit van tijd en ruimte, staat in het jongste nummer van het vakblad Nature. De bevestiging is van belang voor satellietnavigatiesystemen.

Zwaartekracht vervormt de tijd, beweerde Einstein in 1915. Experimenten in vliegtuigen en raketten hebben inderdaad al bewezen dat onder invloed van versnelling door zwaartekracht een horloge trager begint te tikken dan een toestel dat op Aarde blijft. In 1976 liet een experiment van de NASA toe dit effect preciezer te berekenen.

Cesiumatomen
Holger Müller van de Universiteit van Californië in Berkeley deed nu een nieuwe proef, met name op cesiumatomen die 0,3 seconden vast kwamen te zitten door koude lasers. Er was een tijdsverschil tussen een atoom dat onder invloed van de zwaartekracht een duik van 0,1 mm had gemaakt, en tussen een atoom in rust. Het verschil bedroeg een tiende van een miljardste van een miljardste van een miljardste seconde, of een getal van 28 nullen voor het cijfer 1. Anders gezegd: indien de val van het atoom 14 miljard jaar had geduurd in plaats van 0,3 seconden, zou het tijdsverschil 0,01 seconden zijn geweest.

Belang
De nieuwe bevindingen zijn van belang voor satellietnavigatiesystemen die sowieso ultraprecieze (atoom)klokken vergen. Wanneer hun baan met een meter verlaagt, vermindert dit lichtjes hun precisie. Een grotere afstand tot de Aarde beperkt immers het effect van de zwaartekracht. (belga/sam)

(HLN)

quote:

Op zaterdag 9 juni 2012 09:30 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
08-06-012

Einstein had toch gelijk, zeggen de neutrino-onderzoekers nu

[ afbeelding ]

Het team wetenschappers dat vorig jaar neutrino's sneller dan het licht had zien reizen, heeft vandaag toegegeven dat Albert Einstein gelijk had en dat zijn algemene relativiteitstheorie ook opgaat voor deze elementaire deeltjes.

In september 2011 had een aan het Europese Centrum voor Deeltjesonderzoek CERN verbonden team opschudding veroorzaakt door te zeggen dat volgens het Opera-experiment neutrino's sneller dan het licht reizen. De deeltjes legden de 730 km tussen het CERN en een lab in het Italiaanse Gran Sasso 60 nanoseconden (of met bijna 20 meter) sneller af dan het licht.

Verificatie
De bevinding ging in tegen de relativiteitstheorie van Einstein die in 1905 stelde dat niets sneller was dan het licht. Menige wetenschapper twijfelde aan het resultaat, waarop het team ter verificatie weer aan het werk toog.

Falende verbinding
Op een wetenschappelijke conferentie in het Japanse Kyoto heeft het team vandaag gezegd dat het er naast zat en dat het resultaat niet klopte. Oorzaak is een falende verbinding tussen een gps en een computer voor de meting. Daardoor was 74 nanoseconden minder nodig voor de afstand. Ook het hogeprecisie-uurwerk faalde lichtjes, door dan weer 15 nanoseconden toe te voegen. Eenmaal daaraan verholpen bleken de neutrino's een snelheid te ontwikkelen die "coherent" was met de theorie van Einstein.

Dinsdag is de Italiaanse coördinator van het Opera-experiment opgestapt. De Italiaanse krant Corriere della Serra had Antonio Ereditato de "flopnatuurkundige" genoemd.

(HLN)

quote:

Op maandag 15 maart 2010 08:37 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
13-03-2010

Einstein krijgt alweer gelijk, nu vanuit heel ver weg in de kosmos

[ afbeelding ]
Albert Einstein. (Foto AP)

Het wordt saai. Ook de laatste test geeft Einstein gelijk: zijn algemene relativiteitstheorie klopt alweer met de resultaten (Nature, 11 maart 2010).

[ afbeelding ]
Stukje hemelkaart van de Sloan Digital Sky Survey.
M. Blanton en SDSS

Wat het toch spannend maakt: de test strekt zich uit tot op een derde van het zichtbare heelal. Precisietests van Einsteins werk speelden zich tot nu toe vooral af in het zonnestelsel.

Reina Reyes van Princeton University en haar collega’s gebruikten de Sloan Digital Sky Survey. Die heeft van 70.000 sterrenstelsels de positie, de relatieve snelheid en de (waargenomen) vorm vastgelegd.

Door de gegevens doordacht te combineren kon het team toetsen of de werkelijkheid op kosmische schaal afwijkt van de voorspellingen van de relativiteitstheorie. Daarnaast verifieerden zij alternatieve zwaartekrachtstheorieën.

Een groot probleem in de kosmologie is dat astronomen in de jaren negentig ontdekten dat het heelal versneld uitdijt. Volgens de algemene relativiteitstheorie zou de zwaartekracht juist steeds meer greep op de uitdijing krijgen, en die afremmen. Om het onverwachte fenomeen te verklaren werd het begrip ‘donkere energie’ ingevoerd, maar het is een mysterie waar dat begrip voor staat. Eén klasse van alternatieve modellen (f(R)) probeert om de donkere energie uit de weg te ruimen door parameters uit Einsteins theorie bij te stellen voor de grote afstandsschalen.

Nog een probleem is dat het heelal deels gevuld moet zijn met een onbekende materievorm, de ‘donkere materie’. Een tweede klasse van alternatieve modellen (TensorVectorScalar) probeert de donkere energie én de donkere materie samen op nieuwe wijze te verklaren.

De theorieën doen elk andere voorspellingen voor de mate waarin licht van verre sterrenstelsels onderweg door de zwaartekrachtsvelden van andere sterrenstelsels wordt afgebogen. Dat verschijnsel – de zwaartekrachtslens – zorgt ervoor dat wij die stelsels vervormd waarnemen. Ook de voorspellingen voor de vaart waarmee sterrenstelsels groeien en clusteren verschillen.

Na een (complexe) toets aan die drie maten – de lenssterkte, de groei en het clusteren – kon het team de TeVeS-modellen afvoeren. Om uit te maken of de algemene relativiteitstheorie beter werkt dan aangepaste varianten is meer precisie vereist – en dat vergt nog wel 20 jaar meten.

(nrc)

quote:

Op zaterdag 25 september 2010 07:59 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
24-09-2010

Einstein had gelijk: hoe hoger je staat, hoe sneller de tijd tikt

[ afbeelding ]

Wie op de bovenste verdieping van een wolkenkrabber leeft, wordt sneller ouder dan iemand in een bungalow. Het gaat natuurlijk slechts om extreem kleine verschillen, maar onderzoekers hebben bewezen dat Albert Einstein gelijk had.

Einstein stelde al in een theorie dat een klok sneller tikt naarmate ze zich verder van de grond bevindt. Hoewel dat gegeven al jaren geaccepteerd wordt, kan het tijdsverschil nu voor het eerst met opmerkelijke accuraatheid gemeten worden. Met de meest exacte klokken ter wereld ontdekten ze dat de tijd al sneller tikt door simpelweg de trap op te lopen.

Het gaat afhankelijk van de hoogte echter maar om miljoensten en miljardsten van een seconde op basis van een mensenleven. Volgens de onderzoekers tikken de klokken op hoogte sneller, omdat ze minder beïnvloed worden door de zwaartekracht. Het principe werkt evenwel niet in vliegtuigen omdat die zich voorwaarts bewegen. (gb)

(HLN)

quote:

Op dinsdag 15 april 2014 12:09 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
accuraatheid

quote:

Op maandag 7 april 2014 10:00 schreef Skelshyqueveso het volgende:

[..]

Zelfs de huidige wiskunde is een krankzinnig dom en onhandig en vrij achterlijk systeen.
En het was ooit mijn hobby die wiskunde, ongelooflijk!

quote:

Op maandag 7 april 2014 09:50 schreef Skelshyqueveso het volgende:
fpr starters ,en er is zoveel meer

[..]

quote:

Op vrijdag 18 april 2014 13:20 schreef Haushofer het volgende:
Op Einsteins sterfdag

quote:

Op vrijdag 18 april 2014 20:17 schreef superdrufus het volgende:

[..]

Het is hem nooit gelukt om een unified field theory te bedenken omdat hij kwantum mechanica negeerde.

quote:

Op vrijdag 4 april 2014 19:23 schreef Skelshyqueveso het volgende:

[..]

Tsja, dat hele idee van ruimte tijd kromming is natuurlijk ook helemaal van de pot gerukt.

quote:

Op vrijdag 18 april 2014 20:17 schreef superdrufus het volgende:

[..]
Het is hem nooit gelukt om een unified field theory te bedenken omdat hij kwantum mechanica negeerde.

quote:

Special relativity aces time trial

Physicists have verified a key prediction of Albert Einstein’s special theory of relativity with unprecedented accuracy. Experiments at a particle accelerator in Germany confirm that time moves slower for a moving clock than for a stationary one.

The work is the most stringent test yet of this ‘time-dilation’ effect, which Einstein predicted. One of the consequences of this effect is that a person travelling in a high-speed rocket would age more slowly than people back on Earth.

Few scientists doubt that Einstein was right. But the mathematics describing the time-dilation effect are “fundamental to all physical theories”, says Thomas Udem, a physicist at the Max Planck Institute for Quantum Optics in Garching, Germany, who was not involved in the research. “It is of utmost importance to verify it with the best possible accuracy.”

The paper was published on 16 September in Physical Review Letters1. It is the culmination of 15 years of work by an international group of collaborators including Nobel laureate Theodor Hänsch, director of the Max Planck optics institute.

To test the time-dilation effect, physicists need to compare two clocks — one that is stationary and one that moves. To do this, the researchers used the Experimental Storage Ring, where high-speed particles are stored and studied at the GSI Helmholtz Centre for heavy-ion research in Darmstadt, Germany.

The scientists made the moving clock by accelerating lithium ions to one-third the speed of light. Then they measured a set of transitions within the lithium as electrons hopped between various energy levels. The frequency of the transitions served as the ‘ticking’ of the clock. Transitions within lithium ions that were not moving served as the stationary clock.

The researchers measured the time-dilation effect more precisely than in any previous study, including one published in 2007 by the same research group2. “It’s nearly five times better than our old result, and 50 to 100 times better than any other method used by other people to measure relativistic time dilation,” says co-author Gerald Gwinner, a physicist at the University of Manitoba in Winnipeg, Canada.