Expérience d'Ives-Stilwell

L'expérience de Ives-Stilwell met à profit l'effet Doppler transverse (EDT) pour vérifier l'une des conséquences prédites par la relativité restreinte. C'est la première expérience qui confirme directement et de façon quantitative la dilatation du temps. Avec l'expérience de Michelson–Morley et l'expérience de Kennedy–Thorndike, elle constitue l'un des tests fondamentaux de la relativité restreinte. Deux autres tests confirment l'effet Doppler relativiste : les expériences du disque tournant de Mössbauer et les expériences modernes d'Ives-Stilwell. Historiquement, c'est Albert Einstein qui a décrit la première fois l'effet Doppler transversal (EDT) dans son article fondamental de 1905. Plus tard, il suggère une expérience pour mesurer les fréquences relatives de la lumière en provenance d'une source lumineuse en mouvement relativement à un observateur. Herbert Eugene Ives et G. R. Stilwell (même s'il s'agissait pour eux d'un mouvement de la source dans l'éther, dans le cadre de la « théorie de Lorentz et Larmor ») décident de faire l'expérience et imaginent une façon très ingénieuse de séparer les plus petits EDT des plus importants effets Doppler longitudinaux. L'expérience est réalisée en 1938 et a été refaite à de multiples reprises. Des expériences semblables ont été menées plusieurs fois, avec une précision de plus en plus élevée, par Otting en 1939, par Mandelberg et al. en 1962 et par Hasselkamp et al. en 1979. Ives observe qu'il est pratiquement impossible de mesurer l'EDT en ce qui concerne les rayons de lumière émis par les rayons anodiques, à angles droits de la direction du déplacement de ces rayons (comme Einstein l'a envisagé plus tôt), car l'influence de l'effet longitudinal est techniquement difficile à éliminer. Il met donc au point une méthode pour observer l'effet dans la direction longitudinale du déplacement des rayons anodiques. Si par hypothèse la vitesse de la lumière est constante par rapport à l'observateur (selon la théorie classique), alors le décalage Doppler observé pour les deux fréquences vers l'avant et vers l'arrière du corps en déplacement sera , où v est la vitesse du corps.