كتلة ساكنة

بحث اينشتاين في شحنة الإلكترون وقال بثبات قيمتها ولكنه وجد من خلال النظرية النسبية أن كتلة الإلكترون تزيد بتزايد سرعته. وسبق للعالم تومسون أن قاس النسبة بين كتلة الإلكترون وشحنته بواسطة تجارب أجراها على الإلكترونات المتدفقة في أنابيب التفريغ وبين أن هذه النسبة ثابتة. ولكن العالم الفيزيائي(غي) أجرى عام 1935 قياسات دقيقة وبرهن تحول النسبة المذكورة مع سرعة الإلكترون أعطى غي إلكترونات الأشعة المهبطية المنبعثة من أنبوب كروكس سرعة تقارب 278.000 كيلومتر/ثانية، فكانت نسبة الشحنة إلى الكتلة تساوي 70% من قيمتها في حالة الإلكترونات البطيئة. وكان ذلك بسبب زيادة الكتلة مع السرعة وتحققت بذلك علاقة أينشتاين التي صاغها في النظرية النسبية الخاصة عام 1905.

لذلك نفرق بين كتلة السكون أي كتلة الجسم في حالة السكون m ₀،

وكتلة الجسم المتحرك، إلا أن كتلة الجسم الذي يتحرك بسرعة مقاربة لسرعة الضوء هو الذي تزيد كتلته، وإلا فالزيادة لا تكون ملحوظة.

وتحقق العالم بوخرر عام 1909 تجريبياً من علاقة تحول الكتلة وذلك أثناء دراسته لطبيعة الإشعاعات المنبعثة من الراديوم المشع. وجد بوخرر أن الراديوم المشع يبعث بثلاثة أنواع من الجسيمات أشعة ألفا الموجبة، وجسيمات أشعة بيتا السالبة وأشعة جاما المتعادلة كهربائيا، وعند تحديد خواص هذه الجسيمات والإشعاعات تبين له أن جسيمات ألفا تمتلك كلها كتلاً متساوية تساوي كتلة نواة الهيليوم في حين وجد عدم تساوي كتل جسيمات بيتا التي كانت كتلة بعضها قريبة من كتلة الإلكترون في حين كانت كتلة بعضها الآخر تزيد عن كتلة الإلكترون بعض الشيئ . وعند التمحيص وجد أن الكتل الكبيرة تعود على الإلكترونات السريعة . فطبق على هذه الجسيمات العلاقة النسبية في زيادة الكتلة بزيادة السرعة ، وحصل منها على قيمة للكتلة الساكنة m ₀ تساوي كتلة جسيمات بيتا البطيئة التي تساوي بدورها الكتلة الساكنة للإلكترون. ومنذ ذلك الوقت عرفنا أن أشعة بيتا ليست إلا إلكترونات. كتلة الإلكترون الساكن:

9.11 × 10⁻³¹ كجم

وكتلة البروتون الساكن :

1.67 × 10⁻²⁷ كجم