¿Un campo magnético tiene masa?

No y sí. Primero, el no: un campo magnético es una configuración particular del campo electromagnético, y las ecuaciones de movimiento del electromagnetismo son las de una excitación sin masa (es decir, el fotón no tiene masa).

Ahora, el “sí” (en cierto sentido): las cosas sin masa aún gravitan (todo con densidad de energía gravita). Digamos que desea medir la masa de algo usando la gravedad: mide los períodos de satélites en varias órbitas alrededor del cuerpo. Si pudieras apagar el campo electromagnético, espera a que el campo electromagnético se estabilice en nada, luego mide esos satélites, medirías algo de masa, llámalo masa “desnuda”. Si luego activa el campo electromagnético de su fuente, espere un momento a que el campo electromagnético se estabilice en una configuración estacionaria y mida esas órbitas de satélites nuevamente, mediría algo diferente para la masa.

No estoy hablando de que los satélites estén entrando o siendo empujados por campos magnéticos. Esto funciona si esos satélites son solo partículas de prueba ideales que se ven afectadas solo por la gravedad. El espacio-tiempo está siendo curvado por la energía del campo electromagnético, y esto “desvía” las órbitas de los satélites.

Este efecto no tiene nada que ver con la velocidad de la fuente, ya que la masa es una invariante de Lorentz y no cambia con la velocidad.

Cuando hablo de “masa” me refiero a descansar en masa , una invariante de Lorentz. Por lo tanto, diría que un campo magnético tiene masa cero .

Sin embargo, constituye una densidad de energía bien definida proporcional al cuadrado de la intensidad del campo magnético. La energía neta almacenada en un campo magnético contribuye así a los efectos gravitacionales del imán que genera el campo, por lo que supongo que se podría llamar a esto una “masa efectiva” adicional. ¡Simplemente no dejes ese adjetivo!

Si el imán está en movimiento, un observador estacionario verá parte del campo magnético transformado en un campo eléctrico, que también constituye una densidad de energía; Tendría que pensar un poco para decidir si la contribución de la “masa efectiva” del campo EM del imán cambia como resultado.

Recientemente escribí una publicación de blog relacionada con este tema (ver http://quantummoxie.wordpress.co …). Como señalan Leo y Desmond, dado que los fotones son la cuantificación del campo electromagnético, llevan impulso y energía. A fuerza de eso, gravitan y por lo tanto, en cierto sentido, tienen “masa”.