論文の概要: Beyond Poincaré Stresses: A Modern Quantum Field Theory Take on Hydrogen's Electromagnetic Mass
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.10547v1
- Date: Mon, 14 Apr 2025 03:27:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-16 22:05:57.419623
- Title: Beyond Poincaré Stresses: A Modern Quantum Field Theory Take on Hydrogen's Electromagnetic Mass
- Title（参考訳）: ポアンカレ応力を超えて--水素の電磁質量に関する現代量子場理論
- Authors: Qasem Exirifard, Alessio D'Errico, Ebrahim Karimi,
- Abstract要約: 我々は、現代の量子場理論の観点から、長年の電磁質量問題を再考する。
有効電磁質量は従来の関係である$E/c2$から逸脱することを示す。
我々は、量子場理論の結果とシュル・オーディンガー方程式の高精度な予測とを対比する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We revisit the longstanding electromagnetic mass problem from a modern quantum field theory perspective. Focusing on a system of two widely separated hydrogen atoms, one in an excited $nS$ state and the other in the ground $1S$ state, we isolate the electromagnetic contribution to the electron's total linear momentum by comparing the full energy-momentum tensor with the predictions of a point-like bound state model. Our analysis reveals that the leading perturbative correction introduces a factor $4/3$, which, along with subsequent corrections, indicates that the effective electromagnetic mass deviates from the conventional relation $E/c^2$. This discrepancy is attributed to the intrinsic nonlocality of the electromagnetic field, rather than to additional compensating mechanisms such as Poincar\'e stresses. We further contrast our quantum field theory results with the highly accurate predictions of the Schr\"odinger equation, which, despite neglecting higher-order terms, achieves an average error on the order of $10^{-5}\%$. Attempts to improve this accuracy via perturbative inclusion of the self-interaction of the electron's wave function instead increase the error, prompting a re-examination of the underlying perturbative assumptions. Our findings suggest that a non-perturbative treatment of the tree-level action may be required to fully capture the dynamics of bound states in quantum field theory.
- Abstract（参考訳）: 我々は、現代の量子場理論の観点から、長年の電磁質量問題を再考する。
1つは励起$nS$状態、もう1つは基底$1S$状態の2つの広く分離された水素原子の系に着目し、全エネルギー運動量テンソルと点状境界状態モデルの予測を比較することにより、電子の全線形運動量への電磁的寄与を分離する。
解析の結果, 先行摂動補正は4/3$の係数を導入し, その後の補正とともに, 有効電磁質量が従来の関係E/c^2$から逸脱していることが判明した。
この相違は、ポアンカーの応力のような追加の補償機構ではなく、電磁場の固有の非局所性に起因する。
さらに、高次項を無視するにもかかわらず、10^{-5}\%の順序で平均誤差を達成できるシュリンガー方程式の高精度な予測と、我々の場の量子論結果を対比する。
電子の波動関数の自己相互作用の摂動的包含によってこの精度を改善する試みは、代わりにエラーを増やし、基礎となる摂動的仮定を再検討する。
本研究は, 量子場理論における有界状態のダイナミクスを完全に捉えるためには, 木レベル作用の非摂動的処理が必要であることを示唆する。
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