Гравитационное красное смещение фотонов

     Спектры звёзд и галактик в земных условиях характеризуются красным смещением.
Возможные причины этого явления: относительное движение, гравитация, старение в процессе движения. Последняя имеет статус гипотезы.
Гравитационное смещение объясняется двояко [1]: 1) приёмники света на Земле работают на более высокой частоте, чем излучатели в космосе, в то время как фотоны в статическом поле свою частоту не меняют; 2) покраснение фотонов происходит из-за потери ими энергии на преодоление тяготения. Первое объяснение даёт современная СТО Эйнштейна, второе – классическая физика.
Физики-классики считают, что у фотона есть релятивистская масса м = Е/с^2, которая и обеспечивает как раз притяжение фотона к центру тяготения. СТО считает это объяснение наивным, ведь фотон может иметь только нулевую массу. Это де потому, что, имея массу, скорости частиц фотона в процессе «верчения» превысят скорость света и нарушат тягчайшее табу – скорости всего сущего должны быть меньше скорости света.   
СТО ложна, но это не значит, что она всегда не права. Самое ближайшее время покажет, кто прав.

Некоторые эксперименты по сдвигу частот

1. Роберт Паунд, Гленн Ребка, 1960 г. [3, 4]. Точность 10%
2. Pound R., Snider J., 1964 г. [5]. Точность 1%. Гамма-лучи с энергией 14,4 кэВ двигались в башне высотой 22,5 м. Источником и поглотителем служили ядра изотопа железа с массовым числом 57. Наблюдали покраснение (источник в подвале) и посинение (источник на чердаке). Измеренный с помощью эффекта Мёссбауэра сдвиг частот,  оказался мал (10^-15. В обоих экспериментах измерялся относительный сдвиг частот «фотоны/ядра» и потому сделать вбор между двумя интерпретациями невозможно.
3. Сдвиг частоты водородного мазера (радиоволна), поднятого с помощью ракеты на высоту 10 000 км. (1979) [6]. Точность около 10^-4.
4. Транспортировка атомных цезиевых часов на самолётах (окт. 1971) [7]. Самолёты транспортировали часы поочерёдно в направлении с Восток-Запад и наоборот, сверяя каждый раз показания с наземными часами. Точность около 20%. В. Жмудь [7]  показал, что эксперимент не доказал убедительно истинность СТО Эйнштейна.      
5. Транспортировка часов на самолётах, за часами следили с Земли телеметрически (1976) [8]. Точность 1,5%.
6. Настольные опыты с использованием эффекта Джозевсона, компенсировавшего   
   гравитационное смещение [9, 10].
7. Спутниковые эксперименты [11, 12].
8. Измерение сдвига длины волны натрия в спектре Солнца с помощью дифракционной решётки  (1963) [13]. Точность 5%.
9. Измерение сдвига солнечной линии поглощения калия с помощью резонансного рассеяния солнечного света атомным пучком (1972) [14]. Точность 6%.

Источники информации

1. Л.Б. Окунь, К.Г. Селиванов, В.Л.Телегда. Гравитация, фотоны. часы. УФН, Т. 169, № 10, окт. 1999.
2. Weyl H. Raum, Zeit, Materie. 5-te Auflage (Berlin: Verlag von Julius Springer, 1923), p. 322; см. также 7-е изд., опубликов. J. Ehlers (Springer-Verlag, 1988).
3. Paund R., Rebka G. Phys. Rev. Lett. 4 337 (1960); 4 275 (1960); 3 439 (1959).
4. Паунд Р., УФН 72 673 (1960). Sov, Phys. Usp. 3 875 (1961).
5. Pound R., Snider J. Phys. Rev. B 140 788 (1965), Phys. Lett. 13 539 (1964).
6. Vessot R., Levine M. Gen.Rel Grav. 10 181 (1979).
7. Жмудь В. Парадоксальные близнецы на самолетах.
    http://www.proza.ru/2011/03/04/589
8. Alley C et al. , in Experimental Gravitation, Proc. of the Conf. at Pavia (September 1976) (Ed/ B. Bertotti) (New York: Academic Press)
9. Jain A.K. et al. Phys.Rev. Lett. 58 1165 (1987).
10. Anandan J. Phys. Lett. A 105 280 (1984).
11. Гинзбург В.Л. УФН 59 11 (1956); 63 119 (1957).
12. Гинзбург В.Л. «Космические исследования и теория относительности», в сб. «Эйнштейновский сборник». М.: 1967, с. 80.
13. Brault J.W. Bull. Am. Phys. Soc. 8 28 (1963).
14. Snider J.L. Phys. Rev. Lett. 28 853 (1972).
                Опубликовано: 14.11.2014. Посл. изм.: 17.05.2020