Hafele-Keating-experiment
Het Hafele-Keating-experiment [1] was een lagekosten experiment dat in oktober 1971 werd uitgevoerd en waarin atoomklokken (cesium-133) in een aantal commerciële vluchten in oostelijke en westelijke richting rond de aarde werden gevlogen met de bedoeling de verstreken tijd te meten ten opzichte van een referentieklok die aanwezig bleef in de United States Naval Observatory (USNO) te Washington DC. Volgens de algemene relativiteitstheorie [2] zouden die klokken sneller moeten lopen (een grotere verstreken tijd aanduiden) dan de referentieklok omdat ze zich voor het grootste gedeelte van de tijd bevonden in een zwakker gravitatiepotentiaal en dus aan een zwakkere gravitatiekracht waren blootgesteld. Tegelijkertijd en in tegenstelling daarmee moesten de bewegende klokken ook trager lopen wegens hun snelheid ten opzichte van een niet met de aarde mee-roterend referentiestelsel. Voortgaande op de gegevens van de eigenlijke vluchtroute voorspelt de theorie dat de vliegende klokken, vergeleken met de referentieklok op de U.S. Naval Observatory, een achterstand moeten hebben van 40±23 nanoseconden tijdens de oostelijke vlucht en een voorsprong van 275±21 nanoseconden tijdens de westwaartse reis. Bij de vergelijking van de klokken bij aankomst verloren de klokken 59±10 nanoseconden bij de oostwaartse reis en wonnen ze 273±7 nanoseconden tijdens de westwaartse. Het experiment kwam tot stand door samenwerking van de fysicus Joseph C. Hafele van de Washington Universiteit, die in 1970 de originele berekening maakte en de astronoom Richard E. Keating van het USNO, die zich bezighield met atoomklokken. Beiden zorgden ze ervoor dat er voldoende fondsen (8000 dollar) werden bijeengebracht om de kosten voor de vluchten te kunnen betalen.
In 2005 rapporteerde het National Physical Laboratory in Teddington, Engeland over een beperkte herhaling van dit experiment. Dit NPL experiment verschilde van het originele door een verkorte reisduur namelijk tussen Londen en Washington, D.C. heen en terug. De atoomklokken aan boord bezaten een hogere nauwkeurigheid en de resultaten lagen binnen de 4% van deze op basis van de voorspellingen van de relativiteitsleer.
Het Global Positioning System (GPS) kan beschouwd worden als een voortdurende herhaling van het experiment voor zowel de speciale als de algemene relativiteitstheorie. De klokken aan boord van de GPS satellieten worden gecorrigeerd voor de te verwachten tijddilatatie-effecten van zowel de speciale als de algemene theorie zodat ze, gezien van het standpunt van het oppervlak van de aarde, hetzelfde tempo bezitten als de klokken op het aardoppervlak.
Zie ook bewerken
Bronnen, noten en/of referenties
|