John Gaston Fox (5 de marzo de 1916 - 24 de julio de 1980) fue un físico nuclear estadounidense. Obtuvo su doctorado en Princeton en 1941 y pronto fue contratado para trabajar en el Proyecto Manhattan . Posteriormente se mudó a Pittsburgh, donde pasó el resto de su carrera como profesor de física en la Universidad Carnegie Mellon . Es mejor conocido por su trabajo en la década de 1960, aplicando los resultados del teorema de extinción al cuerpo de evidencia experimental entonces vigente relacionado tanto con la relatividad especial como con la teoría de las emisiones.
Jack Fox, como siempre se le conoció, nació en Biggar, Saskatchewan. [1] Se mudó con su madre a Victoria a los 13 años y dejó la escuela secundaria dos años antes para asistir al Victoria College . Continuó su maestría en la Universidad de Saskatchewan y su doctorado en Princeton , ambas en física. Trabajó brevemente en la industria antes de ir al Proyecto Manhattan en Los Alamos durante la Segunda Guerra Mundial. En 1947 se casó con Constance Sullivan de Victoria; se mudaron a Pittsburgh, Pensilvania, donde se unió al Instituto Carnegie de Tecnología (más tarde Carnegie Mellon). Ambos se convirtieron en ciudadanos estadounidenses en 1955 y criaron a tres hijos en el suburbio de Oakmont, Pensilvania . Fox murió en Pittsburgh en 1980.
El segundo postulado de la teoría de la relatividad especial de Einstein afirma que la velocidad de la luz es invariante, independientemente de la velocidad de la fuente de la que emana la luz. El teorema de la extinción (esencialmente) establece que la luz que pasa a través de un medio transparente es simultáneamente extinguida y reemitida por el propio medio. [2] Esto implica que la información sobre la velocidad de la luz de una fuente en movimiento podría perderse si la luz pasa a través de suficiente material transparente intermedio antes de ser medida. Todas las mediciones anteriores a la década de 1960 destinadas a verificar la constancia de la velocidad de la luz procedente de fuentes en movimiento (principalmente utilizando espejos en movimiento o fuentes extraterrestres) se realizaron sólo después de que la luz había atravesado dicho material estacionario, siendo ese material el de una lente de vidrio. , la atmósfera terrestre o incluso el vacío incompleto del espacio profundo. En 1961, Fox decidió que tal vez aún no hubiera ninguna evidencia concluyente para el segundo postulado: "Ésta es una situación sorprendente en la que nos encontramos medio siglo después del inicio de la relatividad especial". [3] Independientemente, siguió confiando plenamente en la relatividad especial, señalando que esto creó sólo una "pequeña brecha" en el registro experimental. [3]
Fox sugirió que eran posibles mejores experimentos para cerrar esa "pequeña brecha". Dado que los fotones con energías más altas viajarán, en promedio, mucho más lejos en cualquier material antes de extinguirse y volver a emitirse, los experimentos que utilicen rayos gamma en lugar de luz visible o rayos X de menor energía serían dramáticamente menos sensibles al problema de la extinción. En 1963, junto con TA Filippas (también de Carnegie Tech), Fox examinó rayos gamma de 68 MeV emitidos hacia adelante y hacia atrás por piones neutros que se movían a 0,2 c , es decir, dos décimas de la velocidad de la luz. Las velocidades clásicas de esos fotones deberían haber sido 1,2 cy 0,8 c , respectivamente, pero no fue así. El experimento, quizás el primero en considerarse libre de efectos de extinción, tuvo éxito: "Concluimos que nuestros resultados proporcionan una fuerte evidencia de que la velocidad de la radiación de una fuente en movimiento no es la clásica suma vectorial de c y la velocidad de la fuente. Dentro de nuestra precisión, la suma resultante es c como lo requiere la relatividad especial." [4]
La teoría de las emisiones de Walter Ritz fue considerada desde el principio como una alternativa a la relatividad especial de Einstein. Una diferencia clave entre los dos es que, según la teoría de la emisión, se espera que la velocidad de la luz varíe junto con la velocidad de su fuente. La teoría de las emisiones había sido desfavorecida durante la década de 1960, pero Fox se dio cuenta de que los efectos de la extinción en la medición de la velocidad de la luz anulaban gran parte de la evidencia aceptada en su contra. Así que en 1964, aunque todavía creía firmemente en la relatividad especial, Fox decidió que era necesario reexaminar críticamente toda la evidencia en contra de la teoría de Ritz. [5] Al hacerlo, demostró que la mayoría de los rechazos anteriores de las ideas de Ritz basados en argumentos teóricos eran inválidos, incluidos todos los enumerados por Wolfgang Pauli en su monografía de 1921 sobre la relatividad. Además, la mayoría de los resultados experimentales anteriores que desfavorecen la teoría de la emisión también podrían descartarse, una vez que se consideraran los efectos de la extinción, ya que la luz (u otra radiación) cuya velocidad se midió en realidad fue reemitida en algún lugar distinto de la fuente en movimiento original. Pero Fox determinó que su propio trabajo con Filippas, [4] así como el trabajo muy actual realizado en el laboratorio del CERN [6] utilizando rayos gamma de 6 GeV de piones neutros que se mueven muy cerca de c , apoyaban, de manera concluyente, la relatividad especial. Su resumen: "Nuestra conclusión general es que todavía hay buenos argumentos contra las teorías de las emisiones, pero que la evidencia es diferente y menor de lo que se pensaba". [5]
A finales de los años 1940 y 1950, Fox formó parte del equipo de Carnegie Tech que creó el entonces moderno sincrociclotrón de 450 MeV en el Centro de Investigación Nuclear en la cercana Saxonburg. (El experimento con Filippas, mencionado anteriormente, se realizó en estas instalaciones). Se desempeñó como jefe del departamento de física de Carnegie Tech de 1955 a 1961. En 1962/63, Fox pasó un año sabático en Francia en el Laboratoire Joliot-Curie de Physique Nucléaire d'Orsay, en parte gracias al nuevo sincrociclotrón instalado allí. En 1967/68 y 1971/72, Fox pasó un total de tres años viviendo y trabajando en la India en el recién formado Instituto Indio de Tecnología , en Kanpur, primero como profesor visitante y luego como jefe administrativo del Instituto Indio de Kanpur. Programa americano. [7] Fox también fue consultor del Departamento de Medicina Nuclear del Hospital General St. Francis, en Pittsburgh.
En 2004, Alberto Martínez examinó el rechazo de la teoría de las emisiones de Ritz a favor de la relatividad especial desde una perspectiva histórica. [8] Ese trabajo analiza los hallazgos de Fox con cierta extensión.