¿Podría una partícula puntual cargada (o un conjunto de partículas puntuales igualmente cargadas) "sentir" la aceleración electromagnética?

Question

El Principio de Equivalencia dice que la caída libre es un marco de referencia inercial, y que no se puede distinguir la gravedad de estar en un marco de referencia acelerado. Una de las formas en que entendí esto es que, debido a la deformación del espaciotiempo (el tensor métrico ya no es de Minkowski), la aceleración propia (la magnitud de la aceleración 4) en caída libre es cero. Y puesto que la aceleración propia es la aceleración que "siente" un objeto/acelerómetro mientras acelera, tiene sentido que sea cero cuando tu situación es indistinguible de "no tener aceleración y estar en un marco inercial".

Sin embargo, piensa en una partícula puntual cargada en un campo eléctrico uniforme. O quizás un grupo de partículas puntuales cargadas, todas con la misma relación masa-carga. La aceleración propia no es cero, es qE/M. Y sin embargo, un acelerómetro compuesto únicamente por partículas con la misma relación masa-carga no leería nada, porque todos sus componentes se acelerarían a la misma velocidad.

¿Significa esto que la aceleración adecuada no siempre refleja la aceleración que "siente" un sistema?

Answer 1

Sin embargo, un acelerómetro compuesto únicamente por partículas con la misma relación masa-carga no leería nada, porque todos sus componentes se acelerarían a la misma velocidad.

¿Significa esto que la aceleración adecuada no siempre refleja la aceleración que "siente" un sistema?

En la mecánica newtoniana esto sí sería cierto: es imposible detectar la presencia de un campo uniforme que produzca la misma fuerza por unidad de masa en todos los cuerpos.

Sin embargo, si tenemos varias partículas cargadas con diferentes velocidades comparables a la de la luz, notaremos que se aceleran en un campo eléctrico uniforme de forma diferente. Así pues, la relatividad especial nos proporciona diferentes efectivo relación carga-masa, lo que permitiría deducir la presencia de un campo eléctrico uniforme.

Answer 2

La aceleración adecuada no es cero, es qE/M. Y sin embargo, un acelerómetro compuesto únicamente por partículas con la misma relación masa-carga no leería nada, porque todos sus componentes se acelerarían a la misma velocidad.

Todas las partículas cargadas se moverían de la misma manera, lo que no puede revelar su aceleración en su marco de reposo, sólo si comenzaron con la misma velocidad y no estaban interactuando entre sí.

En realidad, al estar aceleradas en un marco en el que se cumplen las ecuaciones de Maxwell, producirán fuerzas EM entre ellas que afectarán a su movimiento y este cambio de movimiento revelará que están bajo la acción de un campo externo, incluso basándose en las posiciones y velocidades de las partículas en el marco de reposo del sistema.