Relativistic electromagnetic mass: application to electrons, photons and the hydrogen atom
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In The Feynman Lectures on Physics, physicist Richard Feynman postulated that mass can originate, wholly or partially, from electromagnetic phenomena. Based on this premise, this paper develops a hypothesis about the electromagnetic origin of mass. Two postulates are proposed: (1) the electric and magnetic fields generated by a particle can be in or out of phase with each other; (2) the magnetic field, being a relativistic effect, occurs in the imaginary plane ($i$). Based on the postulates and general solutions of the electromagnetic wave equations applied to the electron, energy and mass were determined in both relativistic and non-relativistic contexts. In photons, the absence of rest energy and mass was demonstrated. The hypothesis, applied to the hydrogen atom, allowed the calculation of energy levels, spectral lines, and the Rydberg constant. Through variable transformations using the fine-structure constant, it was possible to express the energies associated with electromagnetic fields in terms of Planck's constant.
Abstract (Portuguese)
Em Lições de Física de Feynman, o físico Richard Feynman postulou que a massa pode ter origem, total ou parcial, em fenômenos eletromagnéticos. Partindo dessa premissa, o presente trabalho desenvolve uma hipótese sobre a origem eletromagnética da massa. São propostos dois postulados: (1) os campos elétrico e magnético gerados por uma partícula podem estar em fase ou fora de fase entre si; (2) sendo o campo magnético um efeito relativístico, ocorre no plano imaginário ($i$). Com base nos postulados e nas soluções gerais das equações das ondas eletromagnéticas aplicados ao elétron, foram determinadas energia e massa, no contexto relativístico e não relativístico. Em fótons, evidenciou-se a ausência de energia e massa de repouso. A hipótese, aplicada ao átomo de hidrogênio, permitiu o cálculo dos níveis de energia, das raias espectrais e da constante de Rydberg. Por meio de transformações de variáveis utilizando a constante de estrutura fina, foi possível expressar as energias associadas aos campos eletromagnéticos em termos da constante de Planck.
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