在它首次被理论化一个多世纪后，科学家们已经完成了爱因斯坦关于电磁学狭义相对论的功课。

大阪大学的研究人员展示了由快速移动的带电粒子产生的电场的相对论性收缩，正如爱因斯坦理论所预测的那样，这有助于改善辐射和粒子物理学研究。

一个多世纪前，最著名的现代物理学家之一阿尔伯特·爱因斯坦提出了开创性的狭义相对论。我们对宇宙的了解大部分都是基于这一理论，然而，其中一部分直到现在还没有被实验证明。大阪大学激光工程研究所的科学家首次利用超快电光测量来可视化以接近光速传播的电子束周围电场的收缩，并演示了生成过程。

根据爱因斯坦的狭义相对论，必须使用结合空间和时间坐标的“洛仑兹变换”，才能准确地描述物体以接近光速的速度通过观察者的运动。他能够解释这些变换如何导致电场和磁场的自洽方程。

虽然相对论的不同效应已经被无数次证明，具有非常高的实验准确性，但相对论仍有部分尚未在实验中揭示。具有讽刺意味的是，其中之一是电场的收缩，这在电磁学中表现为狭义相对论现象。

伴随近光速电子束传播的平面电场收缩的形成过程图示（图中显示为椭圆）。

现在，大阪大学的研究团队首次通过实验证明了这种效应。他们通过测量由线性粒子加速器产生的高能电子束周围的库仑场在空间和时间上的轮廓来完成这一壮举。使用超快电光采样，他们能够以极高的时间分辨率记录电场。

据报道，时间和空间的洛仑兹变换以及能量和动量的洛仑兹变换分别通过时间膨胀实验和静止质能实验得到证明。在这里，研究小组研究了类似的相对论效应，称为电场收缩，它对应于电磁势的洛仑兹变换。

“我们可视化了电子束周围电场的收缩，该电子束传播接近光速，”项目负责人Makoto Nakajima教授说。此外，研究小组在电子束穿过金属边界后立即观察到电场收缩的过程。

在发展相对论时，据说爱因斯坦用思想实验来想象乘光波会是什么样子。“在爱因斯坦预测电场的相对论效应100多年后，证明它有一些诗意，”中岛教授说。“电场首先是相对论形成的关键因素。

这项研究的观测结果与爱因斯坦对电磁学狭义相对论的预测非常吻合，可以作为测量高能粒子束和高能物理学其他实验的平台。