116 votos

¿El problema de 4/3 del electromagnetismo clásico permanece en la mecánica cuántica?

En el Volumen II Capítulo 28 de la Feymann clases de Física, Feynman se analiza la infame 4/3 problema de la clásica del electromagnetismo. Suponga que tiene una partícula cargada de radio $a$ y carga en $q$ (distribuidos uniformemente sobre la superficie). En el caso de integrar la densidad de energía del campo electromagnético en todo el espacio fuera de la partícula, obtendrá el total de la energía electromagnética, que es una expresión proporcional a $c^2$. La energía dividida por $c^2$ es lo que suelen llamar a la masa, por lo tanto, si calculamos la "masa electromagnética" de esta manera vamos a conseguir $m = \frac{1}{2}\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q^2}{ac^2}$. Si, por otro lado, tuvo el impulso de la densidad del campo electromagnético y la ha integrado en todo el espacio fuera de la partícula, obtendrá el total de impulso electromagnético, que resulta (para $v<<c$) a ser proporcional a la velocidad de la partícula. La constante de proporcionalidad de impulso y velocidad es lo que llamamos masa, por lo que si calculamos la masa electromagnética de esta manera obtendríamos $m = \frac{2}{3}\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q^2}{ac^2}$, $\frac{4}{3}$ veces el valor que tenemos antes! Que es el 4/3 problema.

Feynman afirma que esta cuestión fundamental sigue siendo que cuando nos movemos a la electrodinámica cuántica. Fue la derecha, y si lo tiene, la situación ha cambiado desde la década de 1960, cuando fue escrito? He visto que dicen en Internet (no tengo los enlaces) que el 4/3 problema es que todavía hay en QED, pero en lugar de $\frac{4}{3}$ el coeficiente es algo más cercano a 1. Es que es verdad, y si es así ¿cuál es el coeficiente? Todo esto, por supuesto, en relación con los temas de la energía y renormalization.

Cualquier ayuda sería muy apreciada.

6voto

Ruhan Habib Puntos 77

Esto se puede solucionar agregando el % de la energía no electromagnética $E_{p}$de las tensiones de Poincaré a $E_{em}$, % de energía total del electrón $E_{tot}$ahora se convierte en:

$$\frac{E_{tot}}{c^{2}}=\frac{E_{em}+E_{p}}{c^{2}}=\frac{E_{em}+\frac{E_{em}}{3}}{c^{2}}=\frac{4}{3}\times\frac{E_{em}}{c^{2}}=\frac{4}{3}m_{es}=m_{em}$$

Por lo tanto el factor de 4/3 que falta se restablece cuando la masa se relaciona con su energía electromagnética, y desaparece cuando se considera que la energía total. Son simplemente igual.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X