Esperimenti sulla composizione relativistica delle velocità

Vorrei sapere qualcosa sull'esperimento di Sadeh sulla composizione relativistica delle velocità. Esistono esperimenti simili più recenti?
Monica Merri
27 giugno 2005
Per la teoria della Relatività Speciale di Einstein, in un sistema di riferimento assoluto la radiazione elettromagnetica ha velocità costante e indipendente dalla velocità della sorgente da cui è stata emessa. Ciò condiziona particolarmente la legge di composizione delle velocità (dettata ora dalle trasformazioni di Lorentz), sulla cui validità permanevano ancora seri dubbi quando D. Sadeh, della Commissione per l'Energia Atomica Israeliana, propose i risultati del suo lavoro in un numero di "Physical Review Letters" nell'aprile 1963.

Utilizzando l'annichilazione in volo di positroni prodotti da una opportuna sorgente di rame, infatti, egli riuscì a fornire una inoppugnabile evidenza osservativa del secondo postulato della Relatività Speciale. Concretamente, Sadeh lanciò un fascio di positroni su un bersaglio di plastica acrilica di un millimetro di spessore, in cui aveva luogo l'annichilazione dei positroni con gli elettroni della plastica. Nell'annichilazione di una coppia positrone-elettrone il sistema del loro centro di massa si muove con velocità c/2 e, se il processo avviene a riposo, i due raggi gamma risultanti sono emessi a un angolo di 180° ed entrambi con velocità c.

In una annichilazione in volo (quindi nel sistema di riferimento del laboratorio), invece, l'angolo è minore di 180° e la componente della velocità del raggio gamma nella direzione e nel verso del moto del positrone dovrebbe andarsi a sommare alla velocità v del positrone stesso, mentre la componente dell'altro raggio gamma in direzione opposta dovrebbe andarsi a sottrarre a essa. Pertanto, se il postulato della costanza della velocità della luce non fosse vero, si avrebbero due velocità (c + v) e (c – v), rispettivamente.

La mancata differenza (a meno del 10%) tra le due velocità rilevate da Sadeh per i raggi gamma portò, quindi, a una efficace dimostrazione sperimentale del postulato di Einstein.

Tale verifica, in effetti, convalidò precedenti misure, come quelle di P. Moon e D. E. Spencer (1953), basate sulla luce proveniente da stelle binarie. Inoltre, essa ha avuto più volte luogo anche successivamente. Per esempio, T. Alväger e collaboratori nel 1964 hanno usato il decadimento di raggi gamma da mesoni π0 nella regione dei GeV (velocità altissima delle sorgenti), mentre K. Brecher nel 1977 ha utilizzato le proprietà delle sorgenti binarie di raggi X. In seguito, poi, non sono mancate ulteriori conferme. A partire da riedizioni dell'esperimento di Michelson-Morley, passando per vari utilizzi di sorgenti laser e senza citare nemmeno una lunga serie di ricerche russe che pure hanno operato in direzioni analoghe, si può giungere fino alle misure relative all'anisotropia della radiazione cosmica di fondo.

Paolo Scudellaro Dipartimento di Fisica, Università di Napoli

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