Интерферометры и движение Земли относительно эфира

В современных повторениях эксперимента Майкельсона-Морли действительно используются полости Фабри-Перо в каждой руке именно так, как вы описываете. См. заголовок «Недавние эксперименты с оптическими резонаторами» на странице википедии интерферометра Майкельсона-Морли . Точно так же, как вы рассуждаете, чувствительность увеличивается за счет оптического резонанса в несколько раз.$F$, утонченность полости. Эти современные эксперименты достигают поразительных пределов скорости предполагаемого эфирного ветра. Как указано на странице Wiki:

Херрманн, С .; Сенгер, А .; Мёле, К.; Нагель, М.; Ковальчук, Е.В.; Петерс, А., "Эксперимент с вращающимся оптическим резонатором, проверяющий лоренц-инвариантность на$10^{−17}$уровне", Phys. Rev. D 80 #100, 2009 г.

показывает, что разница между скоростью света в двух рукавах удовлетворяет$\frac{\Delta\,c}{c}\leq 10^{-17}$. Эти интерферометры представляют собой уменьшенные версии устройств, используемых для обнаружения гравитационных волн.

Как указывает Дмки, причина, по которой Майкельсон и Морли не сделали этого, кроется просто в практичности . Если вы хотите увеличить чувствительность вашего интерферометра к фазе за счет резонанса, как в интерферометре Фабри-Перо, вы должны убедиться, что полость остается на той же длине, где возникает резонанс. Чувствительность быстро падает при деформации резонатора (от температурного дрейфа, вибрации и т. д.) по мере удаления от резонанса. Высокая чувствительность резонатора усиливает фазовый шум точно так же, как и сигнал, поэтому из-за многих ограничений эксперимента этот метод вам не поможет. Таким образом, во многих случаях резонанс просто подобен использованию усилителя для усиления зашумленного сигнала.

Чтобы заставить резонанс работать должным образом в ММ-эксперименте, требуется чрезвычайно высокотехнологичная технология для подавления фазового шума. Основным источником шума является дрожание резонатора исходного лазера, если вы собираетесь использовать лазер, поэтому используются криогенные источники. в подобных приложениях. Тот факт, что интерферометр должен вращаться, является большой потенциальной проблемой: вам нужно найти подшипники, которые не будут вибрировать. Майкельсон и Морли использовали лужу ртути, но как только вы ввели резонанс, требования выросли до предела!

Интерферометр Майкельсона оптимален для многих приложений, подобных эксперименту ММ, по той причине, которую я исследую в своей статье:

RWC Vance и R. Barrow, "Общие линейные дифференциальные интерферометры", J. Opt. соц. амер. А , 12 № 2, стр. 346-352, 1995 г.

То есть интерферометр Майкельсона является интерферометром с самой высокой чувствительностью, выходная интенсивность которого является чистой дифференциальной функцией длин двух плеч. Это означает, что любой эффект, в равной степени относящийся к плечам — крупномасштабная вибрация, температурный дрейф и т. д. — в таком устройстве компенсируется. В этой статье я доказываю, что невозможно иметь глобально дифференциальную функцию фазы и превысить чувствительность интерферометра Майкельсона.

Устройство Майкельсона выполняет непрерывное сравнение, а затем вы можете наблюдать изменение сравнения, но это не главное отличие, которое заключается в том, что интерферометр Майкельсона легче сделать большим .

Размер устройства важен, потому что (ожидаемый) эффект является относительным (он зависит от$v^2/c^2$), но интерферометры чувствительны к абсолютным различиям в путях (т.е. вы хотите изменить по крайней мере 1/4 длины волны при вращении устройства). Майкельсон был вынужден использовать видимый свет, поэтому длина волны была приблизительно фиксированной, и это плюс скорость, которую вы ищете (около 30 км/с, если вы предполагаете фиксированный солнцем эфир), устанавливает размер необходимого вам устройства.

В эксперименте Майкельсона-Морли использовалось 11 метров оптического пути на каждом плече.

Попробуйте построить устройство Фабри-Перо такого размера. Я представляю, что это можно было бы сделать сегодня, но на заре ХХ века?