Saya menelusuri makalah Barnett, S.J yang diterbitkan pada tahun 1913 berkenaan dengan aruhan elektromagnet (Electromagnetic Induction) dari perspektif teori kerelatifan. Secara tepatnya, tajuk makalah tersebut adalah "Aruhan Elektromagnet dan relativiti". Bagaimana ia boleh dihubungkan? Menjadi persoalan utama ketika itu. Umumnya penulisan makalah ini boleh dilihat di sini, ELECTROMAGNETIC INDUCTION AND RELATIVITY. Science, 37(954), 560–561 | 10.1126/science.37.954.560.
Makalah oleh S. J. Barnett mengenai aruhan elektromagnet dan relativiti elektromagnet merupakan sumbangan penting kepada bidang elektrodinamik. Dalam Eksperimen Barnett, sampel, selalunya rod logam, diputarkan pada paksi sepunya dengan sama ada solenoid (gegelung wayar) atau kapasitor silinder litar pintas. Pemerhatian utama ialah selepas putaran, sampel menunjukkan perubahan dalam kemagnetannya - ia menjadi magnet di sepanjang paksi putaran. Eksperimen Barnett telah dilakukan pada awal abad ke-20 untuk memilih antara teori elektrodinamik Hertz, Maxwell atau Lorentz. Barnett menunjukkan bahawa kemagnetan bahan boleh disebabkan oleh putaran mekanikal, serta oleh medan magnet luaran. Beliau juga menunjukkan bahawa kemagnetan bergantung kepada gerakan relatif antara bahan dan pemerhati, mengikut prinsip relativiti. Keputusan yang diperolehi oleh Barnett menyebabkan beliau membuat kesimpulan bahawa kedua-dua teori elektrodinamik Hertz dan Maxwell harus ditolak, manakala teori Lorentz adalah betul.
Barnett meneroka idea ini secara terperinci dan menyediakan rangka kerja matematik untuk memahami cara aruhan elektromagnet berkelakuan dalam sistem yang bergerak relatif kepada pemerhati. Menurut teori relativiti, hukum fizik harus sama untuk semua pemerhati, tanpa mengira gerakan relatif mereka. Ini bermakna bahawa tingkah laku aruhan elektromagnet harus sama untuk pemerhati dalam keadaan rehat dan pemerhati dalam keadaan gerak.
Satu abad kemudian, A. L. Kholmetskii menganalisis eksperimen Barnett dari sudut pandangan moden dan menunjukkan bahawa hasilnya boleh dijelaskan dalam rangka kerja elektrodinamik dan teori relativiti Maxwell. Walau bagaimanapun, penjelasan ini masih mempunyai beberapa kesukaran fizikal iaitu berkaitan dengan tafsiran momentum sudut elektromagnet dan keabadian tenaga dalam eksperimen Barnett. Menurut Kholmetskii, kesan Barnett boleh difahami sebagai pemindahan momentum sudut daripada bahan berputar ke medan elektromagnet, yang mendorong momen magnet dalam bahan. Walau bagaimanapun, pemindahan momentum sudut ini tidak disertai dengan perubahan yang sepadan dalam tenaga kinetik bahan, yang menimbulkan persoalan dalam keabadian tenaga. Selain itu, momentum sudut elektromagnet bukanlah kuantiti yang jelas dalam elektrodinamik klasik, kerana ia bergantung pada pilihan rangka rujukan dan tolok. Oleh itu, penjelasan Kholmetskii tidak memuaskan dari sudut fizikal.
Karya oleh Barnett kekal sebagai rujukan klasik bagi sesiapa yang berminat dalam sejarah dan asas keelektromagnetan dan relativiti. Makalah oleh A. L Kholmetskii jika berkesempatan, akan saya terjemahkan keseluruhan ke dalam Bahasa Melayu jika ada kelapangan waktu.
Nota Kaki:
- Aruhan elektromagnet ialah penghasilan daya gerak elektrik (d.g.e.) merentasi konduktor elektrik dalam medan magnet yang berubah-ubah.
- Teori relativiti, sebaliknya, adalah teori saintifik yang menerangkan undang-undang fizik yang mengawal tingkah laku objek dalam pergerakan berhalaju tinggi(beranggapan halaju cahaya kekal malar).
Sumber Rujukan:
[1] https://arxiv.org/pdf/2211.04549.pdf[2] https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.2.323
[3] https://doi.org/10.1119/1.1557300
Tiada ulasan:
Catat Ulasan