Tijddilatatie

Als je geïnteresseerd bent in natuurkunde, moet je “Unbelievable“!

De tijdsdilatie‑fenomeen beschrijft de observatie dat een snel bewegend onstabiel deeltje langer lijkt te bestaan dan hetzelfde deeltje in rust. Volgens de relativiteitstheorie wordt dit veroorzaakt door het feit dat het snel bewegende deeltje een “klok” heeft die langzamer tikt. Tijdsdilatie wordt waargenomen in kosmische straling. Kosmische straling bestaat uit deeltjes zoals de μ-meson. De μ-meson heeft een gemiddelde halfwaardetijd van 2,2 microseconden (een miljoenste van een seconde).

De mesonen die de aardatmosfeer binnenkomen hebben een snelheid zeer dicht bij de lichtsnelheid. De mesonen worden gedetecteerd en tot stilstand gebracht. Op een hoogte van 2.000 meter boven zeeniveau wordt gemiddeld 568 mesonen per uur waargenomen. Met een snelheid dicht bij de lichtsnelheid hebben de mesonen ongeveer 6,6 microseconden nodig om zeeniveau te bereiken. De tijd die nodig is om zeeniveau te bereiken is met 6,6 microseconden 3 keer de halfwaardetijd, dus men zou verwachten dat gemiddeld 1/8 (1/2 tot de derde macht) van de deeltjes op 2.000 meter boven zeeniveau zeeniveau zullen bereiken. Dus men zou verwachten 71 mesonen te meten. Het aantal gemeten mesonen is echter 412, bijna 6 keer het verwachte aantal. Blijkbaar leven de mesonen langer wanneer ze bewegen.

De verklaring volgens de relativiteitstheorie is dat de tijd moet worden gecorrigeerd volgens de Lorentz‑transformatie. Blijkbaar ervaren de mesonen een kortere tijd dan wij. De tijdstransformatie volgens de relativiteitstheorie is:

met t’ de tijd die de meson ervaart onze tijd t. Volgens deze benadering bewegen de mesonen met een snelheid van ongeveer 0,985 keer de lichtsnelheid c. Is dit de experimentele bevestiging van de relativiteit van tijd? Nee, het is slechts een consistente argumentatie in het perspectief van de theoretische consequenties van de SRT. Deze argumentatie gaat ervan uit dat de desintegratietijd van de snel bewegende meson gelijk is aan de desintegratietijd van mesonen die tot stilstand worden gebracht.

We bespreken het ether. Er is nu interactie tussen de bewegende meson, met een lading gelijk aan de elektronen, en het ether. De energie van de beweging is zeer hoog, zo hoog dat 1 meson bijna 6 mesonen kan worden wanneer de kinetische energie wordt gebruikt om nieuwe mesonen te creëren.

Het elektroon kan de oscillatie‑energie, de omgezette kinetische energie, uitstoten wanneer het tot stilstand wordt gebracht. Het elektroon zal niet desintegreren omdat het uiterst stabiel is. De meson daarentegen is niet stabiel. Hij desintegreert in microseconden.

Wanneer de meson wordt gedwongen tot stilstand, zal de kinetische energie de meson in een oscillatie dwingen; zoals het elektroon. De meson kan echter de oscillatie‑energie niet uitstoten. De desintegratietijd van een onstabiel deeltje is afhankelijk van de overtollige energie, vergeleken met de meest stabiele situatie. De meest stabiele situatie is rust, wat 0 graden Kelvin betekent.

Het snel bewegende meson is in rust met het ether. De desintegratietijd van een onstabiel deeltje zal afnemen wanneer de overtollige energie, temperatuur, stijgt. De kinetische energie zal het deeltje tot een oscillatie stimuleren wanneer het wordt stilgelegd. De levensduur van de meson moet afnemen wanneer hij wordt gedwongen tot een “rust”.

Met ether is de conclusie dat tijd relatief is wanneer tijdsdilatie van mesonen wordt waargenomen, voortijdig. Met ether kan men niet aannemen dat de levensduur van onstabiele deeltjes gelijk blijft nadat de kinetische energie van het snel bewegende deeltje is omgezet in oscillatie‑energie.

Integendeel, de levensduur moet afnemen. Radioactieve desintegratie kan worden verwacht afhankelijk te zijn van de overtollige energie: de thermische energie. De desintegratieconstante λ kan worden verwacht evenredig te zijn aan de excessieve thermische energie:

λ=λ_o(Ed+Ek)/Ed

waar λ_o de desintegratieconstante is bij 0 graden Kelvin, Ek de kinetische energie die aan het deeltje wordt overgedragen in de vorm van oscillatie en Ed de benodigde desintegratie‑energie is.

De temperatuursafhankelijkheid van normale radioactieve desintegratie zal moeilijk te meten zijn, omdat de thermische energie van het deeltje zeer laag is in vergelijking met de desintegratie‑energie (Ek<<Ed).

Het meson, zeer onstabiel en met extreme snelheid bewegend, zal een oscillatie‑energie ontvangen die de levensduur zeker zal beïnvloeden. Vanuit dit perspectief is de waargenomen tijdsdilatatie niet langer het gevolg van de relativiteit van tijd. Het tijdsverschil, hoe alledaags het ook lijkt, is zeer goed vergelijkbaar met de verkorte chemische reactietijd bij toenemende temperatuur.

Volgend hoofdstuk: Het proton en neutron