ВВЕДЕНИЕ 2
§1. Электромагнитные поля произвольно движущегося релятивистского заряда 5
§1.1. Конвективное поле 6
§1.2 Поле излучения 9
§1.3 Совокупность полей излучения и конвективного поля 10
§2 Закон сохранения плотности энергии-импульса электромагнитного поля.
12
§3 Электромагнитная масса электрона 14
§4 Аномальный магнитный момент электрона с учетом электромагнитной массы электрона.20
§5 Электромагнитная масса и сила радиационного трения.22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 25
Механическая масса Ньютона безраздельно господствовала в науке около 200 лет, прежде чем отдельные учёные совершили самые первые попытки вскрыть физический механизм явления инерции и связать массу с электромагнитными свойствами элементарных частиц.
Понятие “электромагнитная масса” было введено в 1881 году. Дж. Дж. Томсон называл так часть массы, обусловленную энергией электростатического поля заряженной частицы. В его работе впервые обсуждалась связь энергии и массы. Томпсон показал, что энергия электростатического поля электрона должна быть связана с его массой линейным соотношением.
До начала ХХ века в науке существовало механическое представление об эфире. Именно им руководствовался Томпсон. Он вычислил поле заряженной сферы, движущейся с некоторой скоростью, считая, что с ускорением электрическое поле деформируется. Вместе с тем возникает дополнительная электромагнитная масса заряда. Эта статья 1881 года положила начало электромагнитной теории массы. Понадобилось ещё много лет борьбы, чтобы эта идея окончательно сформировалась и заняла своё законное место в современной науке.
В данной работе с помощью общих методов ковариантного интегрирования плотности энергии импульса электромагнитного поля, создаваемого произвольно движущимся точечным электрическим зарядом вычисляется сила самодействия на заряд со стороны конвективного поля, поля излучения и совокупности этих полей. При этом в выражении для движущегося заряда кроме стандартного члена для силы радиационного трения естественным образом появляется также электромагнитная масса электрона
где е- внешний радиус создаваемого зарядом сферически симметричного электромагнитного поля в системе покоя частицы. При
1 . _ ri'i
2 c тоc
Полагая, что полная масса заряженной частицы является суммой массы самого электрона и массы его электромагнитной «шубы»
^
= т о + то = т о(1 + —)2я
И зная, что собственный магнитный момент электрона равен магнетону Бора Ао = е^2тоС' здесь мы должны учесть, что масса электрона выражается через полную массу и массу электромагнитного взаимодействия.
Это впервые показал В. Паули. В 1941 г. В его расчетах появилась релятивистски-инвариантная добавка к магнетону Бора Аа, вначале, чисто абстрактная теоретическая конструкция, которая описывает взаимодействие с внешним магнитным полем. Но сопоставив экспериментальные данные по измерению сверхтонкой структуры спектра атома водорода, добавка приобрела конкретику. Магнитный момент электрона должен иметь также собственную аномальную часть
А = Ао + А а .
Показано, что момент является сложной функцией напряженности поля и энергии частиц. Эти результаты впервые были получены Швингером в 1948 году [1]. Расчеты хорошо согласуются с результатом эксперимента, согласно которому
п . а х
Аа = АО(1+
Как оказалось, аномальный магнитный момент электрона может быть объяснен не только квантовыми свойствами с помощью квантовой электродинамики, но имеет и классическое обоснование.
В работе, теоретически полученная величина аномального магнитного момента электрона исследована в первом порядке разложения по постоянной тонкой структуры а = e2 /he и задается формулой
eh „ . а ч ~ . а ч
" 2M.(1+,Т=А»(1+2^=Л+ц° ■
В данной работе для получения величины аномального магнитного момента электрона используются классические методы релятивистской электродинамики. Таким образом, получена хорошо известная аномальная добавка к собственному магнитному моменту электрона, которая впервые была вычислена Швингером в 1948 году, методами квантовой электродинамики [2].
В данной работе с помощью общих методов ковариантного интегрирования тензора плотности энергии импульса на основе релятивистской электродинамики были получены следующие результаты:
1. Рассмотрено взаимодействие произвольно движущегося заряда с внешним магнитным полем. Установлено, что тензор плотности энергии импульса естественным образом распадается на три составляющие, соответствующие полю излучения, конвективному полю и интерференции этих полей.
2. Был найден вклад, который дает в электромагнитную массу каждая из
компонент тензора плотности энергии импульса, путем подстановки этого тензора в импульс заряженной частицы. Таким образом, была найдена статистическая электромагнитная масса электрона
* m - 7
0 2с-е
которая полностью совпадает с результатами опубликованными ранее. Она состоит только из суммы электромагнитных масс создаваемых конвективным полем и интерференцией поля излучения и конвективного поля.
3. Было показано, что полная масса электрона складывается из механической массы покоя электрона и его статистической электромагнитной массы. Именно эта сумма и дает аномальную добавку к выражению для магнитного момента электрона, которая была вычислена ранее с помощью методов квантовой электродинамики Ю. Швингером [1] :
