Experimentos de Kaufmann-Bucherer-Neumann

Posteriormente, se averiguó que la radiación beta de estas desintegraciones era la emisión de partículas cargadas negativamente, que serían identificadas con los electrones, descubiertos en los experimentos realizados con rayos catódicos por Joseph John Thomson en 1897.

Estos trabajos experimentales estaban relacionados con la predicción teórica de la masa electromagnética realizada en 1881 por J. J. Thomson, quien demostró que la energía electromagnética contribuye a la masa de un cuerpo cargado en movimiento.

[2]​ El propio Thomson (1893) y George Frederick Charles Searle (1897) también calcularon que esta masa depende de la velocidad, y que se vuelve infinitamente grande cuando el cuerpo se mueve a la velocidad de la luz con respecto al éter.

[A 1]​[A 2]​ Por otra parte, el teórico alemán Max Abraham creía que toda masa acabaría demostrando ser de origen electromagnético y que la mecánica newtoniana quedaría subsumida en las leyes de la electrodinámica.

Actualmente, sin embargo, el concepto de masa relativista, aunque todavía se menciona con frecuencia en trabajos populares sobre la relatividad, rara vez se utiliza entre los físicos profesionales, y ha sido reemplazado por las expresiones para energía y momento relativistas, que también predicen que la velocidad de la luz no puede ser alcanzada por cuerpos masivos.

Invirtiendo la carga en el condensador, invirtiendo así el campo eléctrico, se podían obtener dos curvas simétricas, cuya línea central determinaba la dirección de la desviación magnética.

Pero cometió dos errores: como demostró Max Abraham, Kaufmann pasó por alto que la fórmula de Searle solo se aplica en la dirección longitudinal, y para las mediciones de deflexión la fórmula para la dirección transversal era importante.

[8]​[9]​ Hermann Starke realizó mediciones similares en 1903, aunque utilizó rayos catódicos, con la velocidad de los electrones limitada a 0,3c.

[A 6]​[A 7]​[11]​[12]​[13]​ Mientras tanto, Lorentz (1899, 1904) amplió su teoría de los electrones, suponiendo que la carga de un electrón se extendía por todo su volumen y que, en el experimento de Kaufmann, su forma se comprimiría en la dirección del movimiento y permanecería sin cambios en las direcciones transversales.

Para sorpresa de Kaufmann, Lorentz pudo demostrar que su modelo también concordaba con sus datos experimentales.

[A 8]​[A 9]​[5]​[14]​ Alfred Bucherer y Paul Langevin desarrollaron una teoría similar en 1904, con la diferencia de que se suponía que el volumen total ocupado por el electrón deformado no cambiaba.

Matemáticamente, este cálculo predice la misma dependencia entre velocidad y masa que la teoría de Lorentz, aunque asume conceptos físicos muy diferentes.

[A 11]​[1]​ En cuanto al aumento de la masa electromagnética transversal, las predicciones de las distintas teorías fueron (figura 3): Para decidir entre estas teorías, Kaufmann volvió a realizar sus experimentos con mayor precisión.

Utilizando un método basado en campos magnéticos y eléctricos perpendiculares (un filtro de velocidad, introducido por Joseph John Thomson y desarrollado posteriormente por Wilhelm Wien), Bestelmeyer obtuvo valores considerablemente diferentes para la relación carga-masa utilizando rayos catódicos de hasta 0,3c.

El radio emitía rayos beta en todas direcciones, pero en cualquier dirección particular α, solo salían del filtro de velocidad aquellas partículas cuya velocidad era tal que los campos eléctrico y magnético se compensaban exactamente entre sí.

Después de salir del condensador, los rayos eran desviados por el campo magnético e incidían sobre una placa fotográfica paralela al borde del condensador y perpendicular a los rayos no desviados.

[22]​[23]​ Para su análisis final, Bucherer recalculó los valores medidos en cinco series con las fórmulas de Lorentz y Abraham respectivamente, para obtener la relación carga-masa como si los electrones estuvieran en reposo.

Dado que la proporción no varía para los electrones en reposo, los puntos de datos deben estar en una sola línea horizontal (véase la figura 6).

Sin embargo, esto fue aproximadamente solo en el caso en que los datos se calcularon con la fórmula de Lorentz, mientras que los resultados de la fórmula de Abraham se desviaron marcadamente (las líneas roja y azul representan el valor promedio según ambas fórmulas).

[24]​ Aunque muchos físicos aceptaron el resultado de Bucherer, aún quedaban algunas dudas.

[25]​ A esto siguió una polémica disputa entre estos dos estudiosos en una serie de publicaciones, en las que Bestelmeyer argumentaba que los experimentos de Wolz se veían afectados por los mismos problemas.

[29]​ Posteriormente, W. Heil publicó algunos artículos sobre críticas e interpretaciones del resultado, a los que Hupka respondió.

En el extremo del aparato se colocó una pantalla en la que una cámara registraba fotográficamente los impactos.

Todos los puntos estaban en la curva que representa la fórmula de Lorentz-Einstein con una precisión del 1% (véase la figura 11).