電磁質(zhì)量

為了得到更精確的理論結(jié)果，必須進行高次近似計算。這些高次近似是真空引起的一些效應(yīng)。真空不是空無一物的虛空，真空是能量的最低狀態(tài)，它內(nèi)涵了極為豐富的物理內(nèi)容。按照量子理論，場具有零點振動能，場的零點能和場的相互作用使真空中不斷地有各種虛粒子對產(chǎn)生和湮沒，形成真空漲落，造成真空極化；而場的零點能與真實粒子的作用造成粒子不斷發(fā)射又不斷回收虛光子，然而有關(guān)這些效應(yīng)的高次近、似計算的結(jié)果總是無窮大，都是發(fā)散的，這顯然是不合理的。這種發(fā)散困難曾經(jīng)使物理學(xué)家感到困惑，經(jīng)過多年的研究認識到，這些無窮大結(jié)果的物理效應(yīng)表現(xiàn)在電子的質(zhì)量和電荷上。在量子電動力學(xué)中，這種質(zhì)量無窮大的問題仍然存在；另一方面，在量子電動力學(xué)中，無窮大困難的種類還有所增大。由于外來電磁場使真空極化，產(chǎn)生電子偶，造成電子附加電荷的無窮大，正是這種質(zhì)量和電荷的無窮大，帶來高次近似計算中的種種發(fā)散困難。

電子的質(zhì)量來源于兩方面，一部分是電子固有的力學(xué)質(zhì)量，另一部分是電子自能貢獻的電磁質(zhì)量，實驗上觀察到的質(zhì)量是這兩部分的總和，無法區(qū)別它們。因此在理論上，即使電子的電磁質(zhì)量是無窮大，我們?nèi)匀患俣?，它與電子固有的力學(xué)質(zhì)量合并之和等于由實驗觀測到的有限電子質(zhì)量。這種用實驗測得的電子質(zhì)量替代無窮大質(zhì)量的方法叫做電子質(zhì)量的重正化方法。

同樣，實驗也無法區(qū)分究竟在電子的電荷中，哪一部分是電子“固有”的電荷，哪一部分是由于真空極化作用而產(chǎn)生的附加電荷。因此在理論上，即使由于真空極化而導(dǎo)致電子附加電荷為無窮大，我們也仍然假定電子的固有電荷與真空極化所附加的電荷合佛之和等于由實驗所觀察到的有限的電子電荷。這種用實驗測得的電子電荷替代無窮大電荷的方法叫做電子電荷的重正化方法。

經(jīng)過質(zhì)量重正化和電荷重正化，即重正化的質(zhì)量和電荷取實驗上所測定的有限數(shù)值之后，量子電動力學(xué)中的無窮大便被吸收到質(zhì)量和電荷之中，所作的每一高次近似計算中便都不再出現(xiàn)無窮大，而成為有限的了，從而可以與實驗結(jié)果相比較。隨著物理實驗技術(shù)有了很大的進展，許多實驗可以作得非常精確，可以精確地檢驗理論，量子電動力學(xué)高次近似的理論結(jié)果與精密的實驗結(jié)果符合得非常好，使得量子電動力學(xué)成為近代物理學(xué)中最成功的理論之一 。2100433B

為了求出粒子的電磁質(zhì)量，只需計算靜止粒子的庫侖場的總能量，然后再利用相對論中的質(zhì)能關(guān)系。作為數(shù)量級估計，無論假定電荷均勻分布在半徑為

若把電子看成點狀，即