Červený posuv spektra vlivem gravitačního potenciálu

Experimentálně prokázat existenci posuvu spektrálních čar se povedlo teprve v roce 1960, tentokrát vlivem gravitačního pole Země na laserový paprsek zeleného světla [5], Obr. 2. Na Zemi má gravitační potenciál Wp fotonu velkou zápornou hodnotu, a vysokou kinetickou energie Ek – kmitočet fotonu f odpovídá zelené barvě součtu elektromagnetické a kinetické energie. Vzdalováním se od Země kinetická energie a též kmitočet f fotonu klesá a světlo zčervená.


Obr. 2. Vliv gravitace Země na kmitočet fotonu(cerveny-posuv.exe)
Na místě je otázka: k jaké „konečné“ barvě směřuje barva fotonu, když tento letí do prostoru, kde gravitace Země je už zanedbatelná? Na tuto otázku nelze odpovědět na základe pokusu [5]. Víme jen, že při opuštění laserového zdroje je energie fotonu Ef = Eem + Ek = h.f, a jí odpovídá kmitočet f zelené barvy, a kinetická energie směřuje ke gravitaci prosté energii fotonu. Ve vzdálených končinách od Země energie fotonu klesne na úroveň Ef = Eem + Ek0 = h.f, ale její hodnota není známá, a tudíž ani na Obr. 2 není zobrazena.

Jelikož energie fotonu Ef je dána součtem elektromagnetické energie Eem a kinetické energie Ek, ekvivalentní hmotnost fotonu m určíme pomocí zákona ekvivalence Ef = mc02:

m = Eem /c02+ Ek/c02 = mem + Ek/c02,

kde mem je hmotnost fotonu ve vakuu bez gravitačního pole. Jak již bylo řečeno, c02 je převodní konstanta mezi energii a hmotností, proto proměny ekvivalentní hmotnosti m fotonu kopírují průběh kinetické energie (Obr. 1a). S klesající kinetickou energii snižuje se i rychlost fotonu, která ovšem v gravitačním poli Země může klesnout jen na nejnižší hodnotu c0 rychlosti světla v gravitace prostém vakuu.

Hmotnost m fotonu v gravitačním poli je relativní – závislá na jeho rychlosti.
Q.E.D – což mělo být dokázáno.

Copyright © 2019 E = mc2.   Nová česká moderní a alternativní encyklopedie Wikina.   Založeno na šabloně Panorama od ThemocracyThemocracy