جرم و میدان الکترومغناطیسی

یکی از ایده‌های الهام‌بخش فیزیک کلاسیک اواخر قرن نوزدهم، ارتباط جرم ذره‌های باردار با انرژی میدان الکترومغناطیسی اطرافشان بود. میدان مغناطیسی ذرات باردار متحرک، انرژی جنبشی دارد که متناسب با بار الکتریکی ذره است. این انرژی جنبشی، ناشی از میدان مغناطیسی ذره و نه جرم آن است. بنابراین اگر این انرژی جنبشی را با تعریف کلاسیک آن یعنی T=mv²/2 برابر قرار دهیم می‌توانیم جرم موثر مغناطیسی را بدست آوریم. این نتایج، ایده توضیح منشا جرم ذرات باردار مانند الکترون را براساس میدان الکترومغناطیسی آن پیش کشید. فیزیک‌دانانی مانند جرالد، لورنتس و آبراهام این ایده را پرورش دادند که جرم الکترون تنها ناشی از میدان الکترومغناطیس آن است. یعنی جرم ذاتی الکترون را صفر فرض کردند. بر این مبنا می‌توان شعاع الکترون را برحسب بار و جرمش تخمین زد.
این ایده تا پیش از ظهور مکانیک کوانتومی، به عنوان تخمینی درست (در مرتبه بزرگی) پذیرفته شده بود. اما با کشف نسبت جرم به بار برای الکترون، دانشمندان دریافتند جرم الکترون بسیار کمتر از مقداری است که نظریه الکترومغناطیسی کلاسیک پیش‌بینی می‌کند و بنابراین، جرم الکترون فقط با انرژی میدان الکترومغناطیسی قابل توضیح نیست.
این بحث الهام‌بخش پیدایش مفاهیم عمیق‌تر درباره ماهیت ماده و میدان شد که در نظریه‌های کوانتومی و مدل استاندارد ذرات بنیادین دنبال گردید. در نگاه مدرن، همان‌طور که میدان الکترومغناطیسی کلاسیک زمانی به عنوان منشا جرم الکترون تلقی می‌شد، امروزه میدان هیگز در مدل استاندارد نقش اصلی را در پیدایش جرم ذرات بنیادی ایفا می‌کند.

🆔 @Physics3p