Masse relativiste et masse électromagnétique

[externo]

Bonjour,

Suite aux discussions sur ce fil : https://forums.futura-sciences.com/d...ou-noir-2.html je propose tout d'abord de montrer que le concept de masse relativiste ou masse relative est pertinent.

La masse au repos est aussi appelée masse propre ou masse invariante. La masse relativiste ou relative est à la masse propre ce que la longueur contractée ou relative est à la longueur propre.
La longueur propre n'est peut-être pas la "vraie" longueur mais c'est tout de même la longueur telle qu'elle se présente dans le référentiel immobile.
La masse relativiste est la masse telle qu'elle se présente dans le référentiel immobile.
S'il ne faut plus se servir de ce terme il ne faut plus non plus d'utiliser le mot longueur pour parler de la longueur contractée...

Qui plus est, la masse relative découle directement de l'équivalence masse-énergie.
On trouvera la démonstration ci-dessous.

http://www.newtonphysics.on.ca/faq/gamma_mass_13.html

L'énergie cinétique augmente la masse apparente de la particule entraînant la non linéarité de la quantité de mouvement par rapport à la vitesse. Cet incrément de quantité de mouvement augmente le travail nécessaire pour accroître la vitesse. Cela entraîne un nouvel incrément de masse dans la particule etc... ce qui fait que la vitesse tend vers une valeur limite indépassable. En fait, l'énergie fournie tend vers la masse totale de la particule et la vitesse tend vers 1.

On retrouve E² = p² +m² sans passer par la relativité ni le facteur gamma ni le temps propre.
Dans le référentiel où l'objet est en mouvement et où il faut fournir du travail pour lui donner de la vitesse, la masse est obligée d'augmenter du fait de ce travail et la vitesse est obligée de tendre vers une limite.

Contrairement à ce que certains prétendent, cela correspond bien à une réalité physique. Mais peut-être vaut-il mieux employer le terme de masse "relative" que "relativiste".

Il existe aussi les notions de masse transverse et masse longitudinale.
La masse transverse est la masse relativiste, la masse longitudinale est liée à la force nécessaire pour accélérer un objet dans le sens de son mouvement.
Voici une vidéo très bien faite où on peut comprendre de quoi il s'agit : https://www.youtube.com/watch?v=fIh7hbhpxzI

En fait, la force appliquée sur un objet en mouvement relativiste n'est pas parallèle à l'accélération. Il y a un angle alpha tel que sin alpha = vitesse. On peut considérer que la force s'applique sur l'objet comme si la longueur de cet objet dans la direction du mouvement était inclinée d'un angle alpha par rapport au mouvement. L'angle varie entre 0 et 90°. A 90° la force n'a donc plus aucun effet pour accélérer l'objet dans le sens de sa longueur. La masse longitudinale correspond à la force qu'il faut déployer pour accélérer l'objet longitudinalement, et la masse transverse à la force qu'il faut déployer pour l'accélérer dans une direction où sa vitesse est nulle et où donc la force et l'accélération sont encore parallèles. C'est donc en quelque sorte la vraie masse de l'objet dans le référentiel immobile.
https://www.techno-science.net/gloss...es-page-2.html

Avant d'introduire la masse électromagnétique,
https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_28.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_mass
je ferai un petit cours sur l'électromagnétisme.
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[externo]

Très très court cours d'électromagnétisme

Les particules chargées possèdent un champ électrique.
Quand la particule se déplace, ce champ est comprimé dans le sens du mouvement. Il est moins intense dans cette direction et plus intense dans la direction transverse.
Donc une charge immobile subira le champ électrique d'une charge en mouvement, soit atténué, soit augmenté, selon sa position par rapport au mouvement de la charge.
Cette différence entre le champ électrique propre de la charge en mouvement et le champ électrique subi est formalisé sous le nom de champ magnétique.
Le champ électromagnétique a pour composante temporelle le champ électrique et pour composante spatiale le champ magnétique.
Tant que la vitesse est faible, la force électromagnétique de Lorentz d'une charge mesurée dans différents référentiels peut être considérée invariante. La somme de la force électrique et magnétique est identique dans les deux référentiels.
Mais en fait, la force n'est pas constante car elle dépend du facteur gamma. Dans le référentiel où la charge se déplace à très grande vitesse, la force de Lorentz est plus importante du facteur gamma de Lorentz que dans le référentiel de la charge.

Info : Un électron possède (semble-t-il) un champ électrique mais aussi un champ magnétique du fait de sa rotation sur lui-même. Son énergie électromagnétique est deux fois son énergie électrique. C'est à dire que les composantes électrique et magnétique ont la même intensité.

L'énergie du champ électrostatique possède une masse. A quoi correspond-elle dans l'électron ?
Il existe un problème nommé le problème des 4/3.
La masse électrostatique d'un électron au repos serait égale aux 4/3 de la masse électromagnétique équivalente du même électron en mouvement.
Voir :
https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_28.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_mass
Il semblerait que des solutions aient été trouvées pour obtenir l'équivalence.

Si la masse de l'électron est entièrement générée par son champ électromagnétique, cela veut dire que la gravitation pourrait être d'origine électromagnétique. Cela n'est pas incompatible avec une origine liée au boson de Higgs. Plus généralement, la masse pourrait provenir des 3 interactions fondamentales.

Existe-t-il un lien entre la masse au repos ou relativiste et la masse électromagnétique de l'électron et plus généralement de tout objet matériel ?
A suivre dans la 3e partie.

Tout ceci étant fait intuitivement, il peut y avoir des imprécisions et des erreurs. Toute correction est bienvenue.

[externo]

Voici un article par Paul Marmet (2003) qui montre que l'incrément de masse relativiste de l'électron en mouvement, c'est à dire son énergie cinétique, est égale à son champ magnétique :
http://www.newtonphysics.on.ca/magnetic/index.html
Il faut préciser que Paul Marmet était un scientifique hérétique qui expliquait tous les phénomènes de la physique par la physique classique. Néanmoins on ne peut pas remettre en cause ses calculs à priori même si on peut rejeter ses idées, car c'était un physicien ayant une certaine réputation :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Paul_Marmet
Il utilise la loi Loi de Biot et Savart et le rayon classique de l'électron pour faire ses calculs.

Donc, dans l'hypothèse de l'équivalence entre la masse électromagnétique et la masse tout court de l'électron, si son énergie cinétique (masse relativiste) est sa masse magnétique, son énergie de masse (masse au repos) serait sa masse électrique.

Dans un article de Carel van der Togt (2006) on trouve un résultat encore plus intéressant. Il faut préciser qu'il s'agit d'un autre hérétique dont les idées sont encore plus obscures que celles de Marmet. Néanmoins ce papier est remarquable et les calculs s'accordent avec ceux de Marmet.
https://www.researchgate.net/publica...Kinetic_Energy

Van der Togt s'attache à calculer la masse magnétique de l'électron en mouvement à vitesse non relativiste. Il trouve que celle ci, pour une particule d'électricité, vaut mv².
Il fait ensuite remarquer que l'électron est en fait constitué d'une partie électrique et d'une partie magnétique à parts égales et que par conséquent sa masse électrique ne serait que 1/2mc². Le résultat du calcul effectué pour une masse d'électricité pure doit donc être divisé par deux et on obtient une masse magnétique induite par sa vitesse de 1/2mv².
Il retrouve donc, dans un contexte non relativiste, le résultat de Marmet.
Il s'attache ensuite à expliquer en quoi le calcul de Feymann qui détermine que la masse électrostatique d'un électron au repos serait égale aux 4/3 de la masse électromagnétique équivalente du même électron en mouvement est erroné. Il ne faudrait pas tenir compte d'un sinus² car la quantité masse serait un scalaire et non un vecteur. ("A mass is a scalar and therefore the correction of the magnitude of the momentum density vector with factor sin²(θ) become an omission, by which the conservation law is violated. Part of the mass of the electrostatic field is ignored.") Avec ce correctif on retrouve l'identité entre les deux masses, ce qui parle en faveur de l'argument. Il me semble que cela veut dire que la masse électromagnétique pèserait même si la force du champ est neutralisée. Donc si l'énergie électromagnétique continue de peser quand la particule est devenue électriquement neutre, nous avons la possibilité de considérer la masse des objets matériels électriquement neutres comme étant celle des énergies électromagnétiques de leurs constituants.
La masse ce serait de l'énergie, même sous forme neutralisée. Voilà la différence.

Nous avons d'un seul coup l'explication du problème des 4/3 et l'unification entre la masse et le champ électromagnétique.
Il faut cependant remarquer que Feynman aurait dû trouver 2 et non 4/3 comme coefficient entre les deux résultats, et donc que son premier calcul détermine la masse électrique de l'électron au repos tandis que son deuxième calcule sa masse électromagnétique totale. Cela viendrait de ce que l'équation de Compton (rayon classique de l'électron) stocke deux fois autant d'énergie qu'une sphère chargée avec la même charge et le même rayon. (Pourquoi ça ? pas clair, ça voudrait dire que Feynman et Thomson n'auraient pas su la chose...)

Ensuite nous revenons vers Feynman et son cours et nous lisons §28. 4 The force of an electron on itself. https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_28.html
Dans ce paragraphe il dit que la force du champ électrique d'un électron sur lui même lors d'une accélération est égale à sa masse électrique fois l'accélération (Le calcul est trop compliqué pour qu'il le détaille). Il dévoile donc ici le mécanisme qui ferait que le champ électromagnétique pèserait. Mais la masse électrique en question est celle qui vaut 2/3 au lieu de 1. Il doit y avoir ici la même erreur que dans l'autre calcul.

Bref, la masse serait l'inertie du champ électromagnétique soumis à une accélération.
Auquel cas la courbure de l'espace-temps autour d'un objet matériel serait due entre autre à la pression exercée par l'accélération sur les champs électromagnétiques des constituants de l'objet. Des petit objets tombent sur celui-ci en suivant la courbure, et en s'y agglutinant augmentent la pression et donc augmentent la courbure et par conséquent augmentent la masse globale qui est la résistance à la pression.

[Archi3]

Il faut préciser que Paul Marmet était un scientifique hérétique qui expliquait tous les phénomènes de la physique par la physique classique. Néanmoins on ne peut pas remettre en cause ses calculs à priori même si on peut rejeter ses idées, car c'était un physicien ayant une certaine réputation

toute la mauvaise façon d'aborder la science est résumée dans cet extrait.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

toute la mauvaise façon d'aborder la science est résumée dans cet extrait.

Oui. Avec bien sur le "hérétique" (victimisation à l'avance) et l'argument d'autorité.
D'autant qu'on peut préciser que Paul Marmet n'était pas un spécialiste du sujet et que c'est sur la fin de sa vie qu'il a tout remis en cause, la RG, une bonne partie de la quantique et le Big Bang.
Le tout bien sur sans aucune preuve expérimentale à l'appui.

Bref, c'est une dérive comme on est a déjà vu où quelqu'un s'invente multi-spécialiste et plus malin que le reste de l'humanité depuis plus de 1 siècle sans avoir de preuve, le tout accentué par l'âge.

Comme le précise Wikipedia, "ses idées ne sont pas acceptées par la communauté scientifique" et ce n'est pas par hasard.

[Deedee81]

Bonjour,

Je plussoie.

Tout d'abord archi3 a raison. Qu'on invoque des références publiées dans un journal à comité de lecture reconnu par la communauté scientifique, pour poser des questions par exemple. C'est très bien. Mais ce n'est pas le cas ici !!!! De plus tout appel à un argument d'autorité (qu'il soit fondé ou pas, "machin a dit ça", "truc à fait ça", qu'on le cite oui, comme argument non, ce n'est pas machin et truc qui envoient les messages ici) est malvenu sur Futura car ça empêche toute discussion. Et trois grosses tartines en début n'incite pas vraiment à discuter (on n'est pas sur un tchat mais on n'est pas non plus dans un blog, concision et clarté sont les deux mamelles de la vache en blouse blanche).

De plus, un minimum de connaissance sur l'interaction forte par exemple, et la physique quantique, permet de voir à quel point tout ça est du vent et s'apparente à de la formulologie/numérologie. Trèèèèès peu appréciée aussi sur Futura (et des journaux sérieux !) N'oublions pas qu'on demande sur Futura de parler des théories établies et pas de le remettre en cause. Ce n'est pas ici qu'on fait la science, on en parle, et en respectant les règles et la ligne éditoriale.

Je laisse temporairement ouvert afin que certains qui en ont le courage citent certains passages et montrent scientifiquement et factuellement (références valides, théorie ou expérience) ce qui cloche. Histoire de ne pas laisser ça ici.

Mais la discussion est trèèèèès mal partie, c'est un fait, et il y a beaucoup de chance que cela tourne en eau de boudin (insultes et agressivité, dialogue de sourd, violation point 6). Auquel cas je fermerai et j'archiverai (inutile de laisser visible un tel truc sans réfutation). Avec sanction uniquement si insultes, etc... Je suis à l'affût, je ne laisserai pas dégénérer.

Et s'il vous plait, si c'est les autres qui attaquent/insultes, évitez, je supprimerai ces messages (sans fermer). Ne répondez que scientifiquement et "Futuralement" s'il vous plaît.

Merci,

[externo]

toute la mauvaise façon d'aborder la science est résumée dans cet extrait.

Et non. Je mets en garde justement pour qu'il n'y ait pas d'ambigüité.

Le plus important ici n'est pas Paul Marmet.
Feynman a utilisé une démarche similaire.
Je pense que l'argument de Carel van der Togt est le point principal. Si son argument est soutenable, le reste en découle.
J'ai ramassé les morceaux et les ait présentés. Vous pouvez en discuter et donner vos avis. Ce sujet est justement là pour qu'on en débatte, pas pour imposer un point de vue.

On sait bien que l'énergie électromagnétique a une masse, c'est un fait scientifique.
Je pense que le fond de la question ici est ceci :
On sait que l'énergie cinétique fournit de la masse au repos à un objet quand les quantités de mouvement s'annulent.
De même, est-ce que l'énergie électromagnétique ne pourrait pas continuer à peser une fois que les charges s'annulent ?

[pm42]

On sait que l'énergie cinétique fournit de la masse au repos à un objet quand les quantités de mouvement s'annulent.

L'énergie cinétique fournit de la masse. La définition de "masse au repos" est par contre assez incompatible puisqu'elle suppose l'objet immobile.

"Quand les quantités de mouvement s'annulent" est bizarre. Quelles quantités de mouvement ? Pourquoi au pluriel puisqu'on parle d'un seul objet ? Si elles s'annulent, d'où vient l'énergie cinétique ?

[externo]

Voir ce fil et l'exemple des deux trous noirs : https://forums.futura-sciences.com/d...ou-noir-2.html
m² = E² -p², quand les p s'annulent dans un objet, la masse m devient E.
E est l'énergie totale ou masse relativiste. Elle pèse toujours, que les quantités de mouvement s'annulent ou pas.

[externo]

On dit qu'une masse chargée pèse plus qu'une masse non chargée.
Mais est-ce qu'un électron libre, donc chargé, pèse plus qu'un électron lié + énergie de liaison ?
Si ce n'est pas le cas ça veut dire que son champ électromagnétique ne pèse rien ou bien au contraire que toute sa masse est son champ électromagnétique et que celui-ci pèse que l'électron soit lié ou pas.

[Deedee81]

Bon j'avais demandé ceci :

Je laisse temporairement ouvert afin que certains qui en ont le courage citent certains passages et montrent scientifiquement et factuellement (références valides, théorie ou expérience) ce qui cloche. Histoire de ne pas laisser ça ici.

Je n'ai pas dit que je laissais ouverts pour défendre ce truc.

Sans compter l'oubli du point 6 de la charte (si cela ne fait pas partie des théories établies, validées et acceptées par la communauté on en discute AILLEURS. Il y a un peu de tolérance mais juste un peu (sinon on ne discuterait jamais de gravité quantique par exemple).

Donc, je ferme.

Et si quelqu'un a une remarque utile et constructive répondant à la demande ci-dessus, qu'il me contacte par MP pour voir si ça vaut la peine de compléter.

Merci,