Michelson–Morley Deneyi Nedir?

1887 yılında Albert A. Michelson ve Edward W. Morley tarafından gerçekleştirilen Michelson-Morley Deneyi, fizik tarihi açısından önem arz eden bir gelişme olarak değerlendirilmektedir. Deneyin ortaya çıkışında, ışığın yayılabilmesi için gerekli olduğu düşünülen esir adlı varsayımsal ortamın varlığını test etme düşüncesi yatmaktadır. Esir teorisine göre, ışık, tıpkı sesin hava molekülleri aracılığıyla yayılması gib, bu ortam içinde hareket etmektedir. Michelson ve Morley, Dünya’nın esir içinde hareket ettiğini varsayarak, bu hareketin ışık hızında değişimlere yol açacağını öngörmektedir. Deneyin tasarımı da, ışığın dik açılarda farklı hızlarda yayılabileceği düşünülerek yapılmaktadır. Ancak sonuçlar, beklenenin aksine ışık hızında herhangi bir farklılık olmadığını göstermektedir. Nitekim, deneyin başarısızlığı, klasik fizik anlayışının sınırlarını zorlayan bir süreci başlatmakta ve Albert Einstein’ın özel görelilik teorisinin geliştirilmesine zemin hazırlamaktadır. Bu noktada deney, bir test olmanın ötesinde fiziğin temel kavramlarını yeniden şekillendiren bir araştırma olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu makalede, Michelson-Morley deneyiyle birlikte ışık hızının mutlak sabitliği ve uzay-zamanın yapısı gibi konular ele alınacaktır.

Bu tarzda daha fazla içeriğimize ulaşmak için Fizik kategorimizi ziyaret edebilirsiniz.

Işık ve Sesin Doğası Nedir?

Ses ve ışık, çevremizdeki dünyayı algılamamızı sağlayan iki temel fenomendir ve her ikisi de dalga benzeri yapılar sergilemektedir. Ancak, bu dalgaların doğası ve mekanizmaları, bilim tarihinde farklı zamanlarda ve farklı şekillerde anlaşılmıştır. Sesin dalga benzeri yapısı, antik Yunanlılardan itibaren oldukça iyi anlaşılmış olmasına rağmen, ışığın dalga mı yoksa parçacık mı olduğu sorusu 19. yüzyılın başlarına kadar netlik kazanmamıştır.

Sesin Dalga Yapısı ve Özellikleri

Ses dalgalarının temel özellikleri, özellikle sıkışma ve genleşme (seyreltme) süreçleri, antik çağlardan itibaren üzerinde fikir birliği saplanan konular olarak karşımıza çıkmaktadır. Antik Yunanlılar, sesin bir çan veya davul gibi titreşen bir nesneden kaynaklandığını gözlemlemişlerdir. Titreşen bu nesneler, çevrelerindeki havayı itip çekerek, su yüzeyinde oluşan dalga halkalarına benzer şekilde ses dalgaları oluşturmaktadır. Bu dalgalar, kulak zarını titreştirerek beynimize sesin frekansını ve yoğunluğunu iletmektedir. Dalga girişimi ve yayılımı gibi ses dalgalarına özgü özellikler, su dalgalarıyla yapılan basit deneylerle kolayca gözlemlenebilmektedir. İki ses dalgasının bir araya geldiği noktalarda yapıcı ve yıkıcı girişim desenleri oluşmaktadır. Bu durum da sesin farklı noktalarda farklı yoğunluklarda duyulmasına sebebiyet vermektedir. Özellikle, stereo hoparlörlerin kullanıldığı bir odada hareket ederken bu tür girişim etkilerini deneyimleyebilmemiz mümkündür.

Işığın Dalga ve Parçacık Doğası Üzerine Tartışmalar

Sesin aksine, ışığın dalga mı yoksa parçacık mı olduğu sorusu uzun süre bilimsel tartışmalara neden olmuştur. Işığın düz çizgiler halinde hareket etmesi, başlangıçta parçacık teorisinin güçlü bir savunuculuğuna yol açmıştır. Ancak, ışığın girişim ve kırınım gibi dalga özellikleri sergilediği çeşitli deneyler, bu görüşün sorgulanmasına neden olmuştur. 19. yüzyılın başlarında Thomas Young’ın çift yarık deneyi ve Augustin-Jean Fresnel’in çalışmalarının ardından, ışığın dalga teorisi bilim dünyasında kabul görmeye başlamıştır. Işık dalgalarının doğası üzerine yapılan bu çalışmalar, ışığın bir ortam gerektirip gerektirmediği sorusunu gündeme getirmiştir.

Işığın Dalga Olarak Kabulü ve Girişim Olayı

1800’lerde, ışığın bir tür dalga olduğu öne sürüldü. Bu keşfin nedeni, ışığın dalga boyunun insan algısının sınırlarının çok altında olmasıydı. Dalga boyunun küçüklüğü, ışığın düz çizgiler halinde hareket ettiği gözlemiyle uyumludur. Dalga boyu küçüldükçe, ışığın düz çizgi şeklinde hareket etme eğilimi artmaktadır. Benzer şekilde su dalgalarında görülen girişim desenleri de ışığın dalga boyu ölçeğinde çok küçüktür. Bu nedenle, bu desenler normal şartlarda fark edilememektedir. Aynı şekilde, ışığın davranışı da bu tür küçük ölçekli girişimlerin etkisinde kalmaktadır.

Işığın girişim etkileri, sabun köpüklerine benzeyen bir şekilde çok renkli yapıda gözlemlenebilmektedir. Sabun filminin ince tabakaları, ışığın dalga boyuna benzer kalınlıktadır. Bu durum, ışığın üst ve alt yüzeylerden yansıması sonucunda farklı renklerin oluşmasına neden olmaktadır. Alt yüzeyden yansıyan ışık, gözümüze ulaşmadan önce yansıyana göre daha uzun bir yol kat etmektedir. Bu farklı yol uzunlukları, yansıyan ışık dalgalarının girişim yapmasına ve renklerin ortaya çıkmasına yol açar. Bu da ışık dalgalarının üst üste binmesine ve girişim desenlerinin oluşmasına yol açmaktadır. Üst ve alt yüzeylerden yansıyan ışığın dalgaları tepe-tepe geldiğinde parlak, tepe-çukur geldiğinde ise soluk renkler oluşmaktadır. Farklı dalga boylarına sahip olan ışık, bu yansımalarda farklı renklerde görünecektir. Böylelikle beyaz ışığın farklı dalga boyları, sabun filminde çeşitli açılardan farklı renklerde yansımalar yaratmakta; bazıları parlak, bazıları ise daha soluk görünmektedir.

Işığın dalga olarak kabul edilmesiyle birlikte, dalgalanmanın neyin içinde gerçekleştiği sorusu gündeme geldi. Sesin bir hava, su veya çelik çubuk gibi ortamlarda sıkışma dalgaları olarak yayıldığı bilinmekteydi. Bunun üzerine fizikçiler, gözlemlerden yola çıkarak ışığın da benzer bir ortamda dalgalar şeklinde hareket etmesi gerektiği düşünülmeye başladılar. Böylece, “eter” adı verilen ve tüm uzayı doldurduğu varsayılan bir ortamın varlığı gündeme gelmiştir.

Eter Kavramının Tam Anlamıyla Ortaya Çıkışı

19. yüzyılın sonlarına doğru James Clerk Maxwell tarafından geliştirilen Elektromanyetik Teori, ışığın yayılmasını açıklamak amacıyla geliştirilmiştir. Söz konusu teori “ışık saçan eter” (İng:”luminiferous aether”) adı verilen varsayımsal bir ortamın varlığına dayandırılmıştır. Maxwell’in Denklemleri, ışığın bir dalga olarak hareket ettiğini ve bu dalgaların tıpkı su dalgaları gibi bir ortamda yayılması gerektiğini öne sürmüştür. O dönemde, bu ortamın boşlukta bile mevcut olması gerektiği düşünülmüş ve “eter” olarak adlandırılmıştır. Bu varsayıma göre Dünya bu esir içinde hareket ederken bir “eter rüzgarı” (İng:”aether wind”) oluşmalıydı. Ayrıca Dünya’nın hareketi, eterin göreceli hareketiyle bir rüzgar etkisi yaratmalı ve bu da ışığın hızında ölçülebilir bir değişim meydana getirmeliydi.

Bu konuyla ilgili olarak iki ana hipotez sürülmüştür. Birinci hipotezi, Augustin-Jean Fresnel 1818 yılında önermiştir. Bu hipotez, eterin durağan olduğunu ve sadece kısmen Dünya tarafından sürüklendiğini öne sürüyordu. İkinci hipotez ise Sir George Stokes tarafından 1844’te ortaya atılmıştır. Stokes, eterin tamamen Dünya tarafından sürüklendiğini ve Dünya’nın yüzeyindeki hareketle aynı hızda olduğunu savunmuştur. Ancak, Dünya’nın hareketi sürekli değiştiği için eterin her zaman Dünya ile aynı hızda olması mümkün değildir. Eter rüzgarının büyüklüğü ve yönü, günün saatine ve yılın mevsimine bağlı olarak değişecekti. Bu rüzgarın etkisini tespit etmek için ışığın hızını farklı yönlerde ölçmek, Dünya’nın etere göre hareketini belirlemenin bir yolu olarak görülüyordu. Fakat beklenen hız farkının oldukça küçük olmasından dolayı bu bakış açısı devamlılığını getirememiştir. Öyle ki bu fark, ışık hızının yalnızca yüzde birinin yüzde biri kadardır. Zaten Michelson-Morley Deneyi gibi deneyler de, eter rüzgarı anamolasini tespit etmeyi amaçladı.

Ancak, deneylerde ışığın hızında herhangi bir değişiklik tespit edilememesi eter teorisinin geçerliliğini ciddi şekilde sorgulanmasına sebep oldu. Bu sonuç, ışık hızının sabit olduğu ve uzayın mutlak bir referans sistemi gerektirmediği görüşünü güçlendirmiştir. Böylelikle de söz konusu koşullar, Özel Görelilik Teorisinin gelişmesine zemin hazırlamıştır.

Eter Rüzgarı Etkileri ve Konu Üzerine Deneysel Girişimler

Örneğin, Fizeau’nun döner tekerleği ışık hızını yalnızca %5 doğrulukla ölçmekteydi. Bu da ışık hızındaki %0.01’lik bir değişikliği doğrudan ölçmek için yeterli değildir. Buna benzer örnekler yüzünden birçok fizikçi, ışık hızının kendisini değil, hızdaki değişimlerin dolaylı birinci dereceden etkilerini ölçmeye çalışmıştır. Buna bir örnek Hoek Deneyidir. Deney, zıt yönlerde hareket eden ışık dalgalarının hız farkından kaynaklanan interferometrik saçak kaymalarını tespit etmeyi amaçlamıştır. Ancak, bu deneyin sonuçları da olumsuzdur. James Clerk Maxwell, 1878 yılında Fresnel’in sürükleme katsayısı kullanılarak açıklanabileceğini öne sürmüştür. Bu modele göre eter kısmen hareket eden madde tarafından sürükleniyor durumdadır. Bu sebeple de ışık hızındaki herhangi bir birinci dereceden değişikliği ölçme girişimleri başarısız oluyordu. Maxwell bu çözüme yanıt bulmak için ikinci dereceden etkileri (yani, v²/c² ile orantılı etkiler) ölçebilecek deneysel düzenlemelerin tasarlanması gerektiğini öne sürmüştür. Fakat mevcut deneysel kurulumların, bu boyuttaki etkileri ölçmek için yeterince hassas olmamaları bu yöntemin de geçersiz olmasına sebep olmuştur.

Sonuç olarak, birinci dereceden eter rüzgarı etkilerini tespit etmeye yönelik bu deneyler başarısız olmuştur. Bu durum, dönemin teknolojik sınırlamaları ve eter sürükleme hipotezine bağlıdır. Ancak, olumsuz sonuçlara rağmen eter fikri bilimsel tartışmalardan tamamen kaldırılmamıştır. Reconsidering Maxwell’s Aether adlı makalede önerildiği gibi eter kavramı modern bilimde hâlâ yer bulabilir. Özellikle elektromanyetik olayların temelinde bir madde olarak eter, Modern Fizik ve kuantum teorisi bağlamında değerlendirilebilir. Yeniden yorumlanan bu eter modelleri, uzayın yapısını anlamada yeni bakış açıları sunabilir. Ayrıca kuantum alan teorisi gibi alanlarda önemli katkılar sağlayabilir.

1881 Deneyi

Michelson, Amerika Birleşik Devletleri Deniz Akademisi’nde ders verdiği dönemde ilk deneylerini gerçekleştirdi. Kendisi, 1881’de Almanya’da çalışmalarını sürdürmek için çalıştığı kurumdan ayrıldı. Burada eter rüzgarını tespit etmeyi amaçlayan bir deneysel cihazın prototipini geliştirdi. Bu cihaz, daha sonraları “Michelson interferometresi” (İng:”Michelson interferometer”) adını almıştır. Cihaz, sodyum alevinden yayılan sarı veya beyaz ışığın yarı gümüş kaplı bir aynadan geçişiyle çalışmaktadır. Bu ayna, ışığı birbirine dik iki ayrı demete ayırır ve demetler, uzun kollardan geri döndükten sonra yeniden birleşmektedir. Işık demetlerinin birleşme noktalarında, her iki kol boyunca hareket süreleri arasındaki fark nedeniyle yapıcı ve yıkıcı girişim desenleri meydana gelmektedir. Cihazın çalışma prensibi, bu girişim desenlerinin oluşumuna dayanmaktadır.

Eğer Dünya, bir eter ortamında hareket ediyorsa eter rüzgarına paralel hareket eden ışık demetinin, etere dik hareket eden bir demetten daha uzun geri dönüş süresine sahip olması gerekmektedir. Bu durum, eter rüzgarına karşı ilerlerken harcanan sürenin eter rüzgarıyla birlikte hareket ederek kazanılan zamandan daha fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Michelson, bu farklılığın 0,04 saçak kadar girişim deseni kaymasına neden olacağını tahmin etmiştir. Ancak deney sonuçları, beklenen kaymayı göstermemiştir. En büyük sapma sadece 0,018 saçak olarak ölçülmüştür. Diğer ölçümler ise bu değerin çok altında kalmıştır. Bu sonuç, eterin kısmi sürüklenme modeli olan Fresnel hipotezinin geçerliliğini sorgulasa da, tam eter sürüklenmesi modelini destekler niteliktedir.

Michelson’un Deneyi Hata İçeriyor muydu?

Alfred Potier ve Hendrik Lorentz, Michelson’un hesaplamalarında bir hata olduğunu belirlemişti. Potier ve Lorentz’e göre, beklenen saçak kayması aslında sadece 0,02 kadar olmalıydı. Bu durum, Michelson’un cihazının eter rüzgarını kesin olarak tespit etmek için yeterli hassasiyete sahip olmadığını ortaya koymuştur. Yani, eter rüzgarının kesin ölçümü için daha büyük doğrulukta ve daha iyi kontrollere sahip bir deneysel düzenek gerekiyordu. Ancak bunlara rağmen, Michelson’un interferometresi, temel yönteminin uygulanabilirliğini göstermesi açısından önemlidir.

Modern Yorumlar ve Michelson Interferometresinin Etkisi

Modern bilimde Michelson interferometresi, optik ve fizik araştırmalarında temel bir araç olarak kabul görmüştür. Loan Has ve ekibinin makalesinde, Michelson’un analizinde bazı teorik hatalar olduğu belirtilmiştir. Ancak, ışığın çift yönlü yolculuk sürelerinin interferometre kollarının yönlerinden etkilenmediği öne sürülmüştür. Bu bulgular, Michelson’un deneyinin yanlış yorumlandığını savunmaktadır. Ayrıca, eterin elektromanyetik fenomenlerin taşıyıcısı olarak kabul edilmesi gerektiği görüşü desteklenmiştir.

Michelson-Morley Deneyi

1885’te Michelson, Edward Morley ile birlikte çalışmaya başladı. Çalışma maksatları ise Fresnel’in sürükleme katsayısını Fizeau’nun 1851’deki deneyinden daha hassas bir şekilde doğrulamaktı. Bu süreçte, Michelson 1881’de Almanya’da geliştirdiği prototip interferometre tasarımını daha kompleks hale getirdi. 1886 yılında, Fresnel’in sürükleme katsayısı başarılı bir şekilde doğrulandı. Böylelikle söz konusu sonuç, durağan eter modelinin desteklenmesi olarak yorumlandı. Michelson ve Morley, bu olası eter etkilerini tespit etmek için Michelson’un önceki deneylerini daha yüksek hassasiyetle gerçekleştiren bir interferometre tasarladılar. Deneyler, Nisan ve Temmuz 1887 tarihleri arasında, Western Reserve Üniversitesi’nin Adelbert Yurdu’nun bodrum katında gerçekleşti. Cihaz, eter rüzgarının etkilerini minimize etmek ve çevresel faktörlerden korunmak amacıyla büyük bir kumtaşı bloğu üzerine monte edildi. Aynı zamanda cihazın cıva dolu bir kanalda neredeyse sürtünmesiz bir şekilde dönmesi cihazın farklı açılarda eter rüzgarını tespit etmesine olanak tanıdı.

Michelson-Morley Deneyi’nin Gözlem Aşaması

Interferometre, eter rüzgarının varlığına dair kanıt ararken ışığın girişim desenlerini kullanmaktadır. Beyaz ışık kullanarak oluşturulan girişim desenleri, araştırmacıların keskin ve belirgin bir merkez saçağı gözlemlemelerini sağlamaktadır. Ancak, deney ortamındaki sıcaklık değişimleri ve çevresel titreşimler, hassas saçak desenlerinin kaymasına neden olmaktadır. Bu tür saçak kaymaları, at trafiği veya uzaktaki fırtınalar gibi dış etkenler yüzünden kesintiye uğratabilmektedir. Bu durum da doğru ölçüm almayı zorlaştırmaktadır.

Eter sürüklenme hipotezine göre, cihaz dönerken iki kol farklı şekilde etkilenmelidir. Eter rüzgarına paralel ve dik olan kollar, sinüs dalgası grafiğinde iki tepe ve iki çukur oluşturmalıdır. Bu nedenle, cihaz her tam dönüşte eter rüzgarının etkisine her açıdan maruz kalır. Ayrıca Dünya’nın kendi dönüşü ve Güneş etrafındaki yörüngesi eter rüzgarının yönünü ve hızını etkiler. Bu değişimlerin, gün içinde ve yıllık periyotlarda farklılık göstermesi beklenmektedir.

Michelson-Morley Deneyi’nin Sonuçları

Michelson ve Morley’in 1887’de gerçekleştirdiği deneyde, eter rüzgarı beklentisi doğrultusunda bir saçak kayması gözlemlenmemiştir. Bunun yerine, beklenen 0,4 saçaklık kayma yerine sadece 0,01 saçaklık bir sapma tespit edilmiştir. Bu sonuç, eterin tam olarak sürüklenmediği veya eterin var olmadığı hipotezlerini gündeme getirdi. Michelson ve Morley’in çalışmaları, bilim insanlarının ışığın doğası hakkında yeni düşünceler geliştirmesine yol açtı ve Einstein’ın 1905’te ortaya koyduğu Özel Görelilik Teorisi’ne temel oluşturdu.

Özel Görelilik ve Michelson-Morley Deneyi

Albert Einstein, 1905 yılında özel görelilik teorisini geliştirdi. Böyelikle Lorentz dönüşümünü ve dolayısıyla uzunluk daralması ile zaman genişlemesini görelilik ilkesi ve ışık hızının sabitliğinden türetmiştir. Bu yaklaşım, uzunluk daralması hipotezinin özel bir varsayım olmaktan çıkarılmasını sağlamıştır. Einstein, teorisinin kinematik temeline vurgu yaparak “eter” kavramının gereksiz olduğunu ve uzay-zaman anlayışını kökten değiştirdiğini belirtmiştir. Lorentz dönüşümünün grup karakteri de teorinin önemli bir bileşeni olarak vurgulanmıştır. Michelson-Morley deneyi, ışık hızının eter varlığına bağlı olmadığına dair ilk doğrudan kanıtlardan birini sağladı. Eterin varlığı durumunda beklenen ışık hızı farklılıkları, girişim deseninde algılanamamıştır. Deney sonuçları, ışığın hızının her eylemsiz referans çerçevede sabit olduğu fikrini destekleyerek Einstein’ın özel görelilik teorisinin temel taşlarından biri haline gelmiştir. Michelson-Morley deneyinin ardından, Kennedy-Thorndike deneyi, ışık hızının farklı eylemsiz referans çerçevelerinde sabit olduğunu göstermiştir. Bu deney, uzunluk daralması ve zaman genişlemesi arasındaki ilişkiye dair daha fazla bilgi sağlamıştır. Ives-Stilwell deneyi ise zaman genişlemesini doğrudan ölçerek bu kavramın teorik temellerini deneysel olarak doğrulamıştır.
Eterin tamamen sürüklendiği hipotez (Stokes teorisi) ve emisyon teorisi, deney sonuçlarıyla uyumsuz bulunduğu için reddedilmiştir. Hammar deneyi, eterin yalnızca madde içinde taşındığı fikrini çürütmüştür. De Sitter’in ikili yıldız gözlemleri ise emisyon teorisinin geçersizliğini kanıtlamıştır.

Miller’ın Gözlemleri ve Modern Testler

Dayton Miller, Michelson-Morley deneyini daha büyük interferometrelerle tekrarlamış ve bir eter rüzgarı sinyali gözlemlediğini öne sürmüştür. Ancak, modern analiz teknikleri Miller’ın verilerindeki sinyallerin istatistiksel olarak anlamsız olduğunu gösterdi. Roy Kennedy, Georg Joos gibi araştırmacılar, daha hassas interferometrelerle eter rüzgarını tespit edemedi ve bu sonuçlar özel göreliliği doğrulamıştır.
Michelson-Morley, Kennedy-Thorndike ve Ives-Stilwell deneylerinin birleşik sonuçları, Lorentz dönüşümünün teorik formunu tam anlamıyla doğruladı. Günümüzde yapılan yüksek hassasiyetli ölçümler, fotonlar, elektronlar ve nötrino gibi parçacıkların davranışlarında Lorentz ihlaline dair bir kanıt bulamamıştır.

Son Yapılan Optik Rezonatör Deneyleri

21. yüzyılın başlarında, lazerler, mazerler ve kriyojenik optik rezonatörler gibi ileri teknolojilerle Michelson-Morley tipi hassas deneylere olan ilgi yeniden canlanmıştır. Bu ilginin artışı, kuantum yerçekimi tahminlerinin, özel göreliliğin deneysel ölçekte ihlal edilebileceğini öne sürmesinden kaynaklanmaktadır. Bu alandaki ilk deneylerden biri, Brillet ve Hall (1979) tarafından gerçekleştirilmiştir. Deneyde, dönen bir optik Fabry-Pérot boşluğuna sabitlenmiş lazer frekansı analiz edilmiştir. Bu çalışma, Dünya’nın hareketinden kaynaklanan ışık hızındaki anizotropi için Δc/c ≈ 10⁻¹⁵ sınırını belirlemiştir. Burada Δc, ışık hızının x ve y yönlerindeki farkıdır.
2015 itibarıyla, optik ve mikrodalga rezonatör deneyleri bu sınırı Δc/c ≈ 10⁻¹⁸ seviyesine kadar yükseltmiştir. Bazı deneylerde cihazlar döndürülmüş, bazılarında ise sabit bırakılmıştır ve bazı deneyler Kennedy-Thorndike deneyi ile birleştirilmiştir. Bu çalışmalarda, Dünya’nın yönü ve yaklaşık 368 km/s (229 mi/s) hızı, CMB durağan çerçevesine referans olarak kullanılmıştır. Bu tür deneyler, özel görelilik ve kuantum yerçekimi arasındaki bağlantıları araştırmada büyük önem taşımaktadır.

Lorentz Değişmezliğine Dair Diğer Bazı Testler

Lorentz değişmezliği testlerinde Michelson-Morley prensibine dayanmayan ve optik olmayan yüksek hassasiyetli izotropi testleri de gerçekleştirilmiştir. Bu testlere örnek olarak Clock karşılaştırması ve Hughes-Drever deneyleri verilebilmektedir. Özellikle Drever’ın 1961 yılında yaptığı deney, bu alanda önemli bir kilometre taşıdır. Drever’ın deneyinde, toplam açısal momentumu J = 3/2 olan temel durumdaki ⁷Li çekirdeği incelenmektedir Bir manyetik alan altında, bu çekirdek dört eşit enerji seviyesine ayrılmaktadır. Bu seviyeler arasında gerçekleşen geçişlerde, eşit frekansta fotonlar yayılarak tek keskin bir spektral çizgi oluşması beklenmektedir.

Ancak farklı Mₓ değerleri için nükleer dalga fonksiyonlarının manyetik alana göre farklı yönelimler göstermesi bekleniyordu. Eğer bir eter rüzgarı veya uzaydaki büyük ölçekli kütle dağılımına (Mach ilkesiyle ilişkili) bağlı bir yönelim bağımlılığı varsa dört enerji seviyesi arasındaki aralıkların bozulması beklenmektedir. Bu durumda spektral çizgide anormal bir genişleme veya bölünme gözlenmesi gerekmektedir. Buna rağmen, yapılan deneyde böyle bir genişleme veya bölünme görülmemektedir.

Bu tür deneylerin modern versiyonları, Lorentz değişmezliği ilkesinin en doğru doğrulamalarından bazılarını sağlamaktadır. Örneğin, 7LiCl’nin (1M) D₂O’daki NMR spektrumu, lityumun izotropik özelliklerini kanıtlayan keskin ve bölünmemiş bir NMR çizgisi sergilemektedir. Bu tür sonuçlar, hem kütle hem de uzayın izotropisini destekleyen önemli kanıtlar sunmaktadır.

Sonuç

Michelson-Morley deneyi, modern fiziğin temel taşlarından biri olarak ışık hızının yön bağımsızlığını ortaya koymuş ve “esir” teorisinin geçersizliğini deneysel olarak kanıtlamaktadır. Bu deney, özel görelilik teorisinin doğuşunda kritik bir rol oynamış ve bilim dünyasında uzay ve zaman kavramlarının yeniden tanımlanmasına yol açmıştır. Günümüzde, Michelson-Morley deneyi, optik ve elektromanyetik alanlardaki temel prensiplerin doğrulanması açısından referans niteliğinde olmaya devam etmektedir. Lorentz dönüşümleri ve ışık hızının sabitliği üzerine yapılan çalışmalar, deneyin sonuçlarını daha da derinleştirmektedir. Bu çerçevede, Michelson-Morley deneyi sadece geçmişin değil, gelecekteki bilimsel ilerlemelerin de yol göstericisi olarak önemini korumaktadır.

Kaynakça

1. Michelson, A. A., & Morley, E. W. (1887). On the relative motion of the Earth and the luminiferous ether. American Journal of Science, s3-34(203), 333–345. [https://doi.org/10.2475/ajs.s3-34.203.333]
2. Eisele, C., Nevsky, A. Y., & Schiller, S. (2009). Laboratory Test of the Isotropy of Light Propagation at the10−17Level. Physical Review Letters, 103(9). [https://doi.org/10.1103/physrevlett.103.090401]
3. Essen, L. (1955). A new Æther-Drift experiment. Nature, 175(4462), 793–794. [https://doi.org/10.1038/175793a0]
4. Michelson, A. A. (1881). The relative motion of the Earth and of the luminiferous ether. American Journal of Science, s3-22(128), 120–129. [https://doi.org/10.2475/ajs.s3-22.128.120]
5. Kennedy, R. J., & Thorndike, E. M. (1932). Experimental establishment of the relativity of time. Physical Review, 42(3), 400–418. [https://doi.org/10.1103/physrev.42.400]
6. Morley, E. W., & Miller, D. C. (1905). Report of an experiment to detect the Fitzgerald-Lorentz effect. Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences, 41(12), 321. [https://doi.org/10.2307/20022071]
7. Miller, D. C. (1925). Ether-Drift experiments at Mount Wilson. Proceedings of the National Academy of Sciences, 11(6), 306–314. [https://doi.org/10.1073/pnas.11.6.306]
8. Illingworth, K. K. (1927). A repetition of the Michelson-Morley experiment using Kennedy’s refinement. Physical Review, 30(5), 692–696. [https://doi.org/10.1103/physrev.30.692]