¿Cómo se forman las partículas virtuales? ¿Por qué ocurre de esta manera?

Answer 1

Las otras respuestas son muy buenas y les animo a leer e intentar comprenderlas.

Para ser menos técnica, uno puede ver “partículas virtuales” como un nombre elegante para ” fuerzas “.

Por ejemplo, la fuerza de Coulomb repulsiva entre dos electrones en reposo puede verse como mediada por un fotón virtual. El fotón virtual no es un fotón real, es una fuerza repulsiva: la repulsión es su efecto real (*).

Describir el mismo efecto de diferentes maneras es común en la física. En el ejemplo anterior, la fuerza de Coulomb también se puede ver como un electrón 1 sintiendo el potencial electrostático del electrón 2. Uno elige la mejor manera de resolver convenientemente el problema en cuestión. En la física de partículas elementales modernas, el problema es romper dos, digamos electrones, uno contra el otro a casi la velocidad de la luz, y predecir el resultado, que puede ser completamente demente: puedes terminar con un montón de otras partículas. Hasta el momento, la única forma en que no hay esperanza es la de las partículas virtuales.

Por supuesto, las preguntas onlológicas y epistemológicas relacionadas con estas partículas virtuales son muy interesantes, al igual que las preguntas sobre la naturaleza de la “fuerza” / “interacción”, en oposición a la “sustancia” / “materia”.

(*) Puede obtener la ley [math] 1 / r ^ 2 [/ math] calculando el diagrama más simple, a nivel de árbol.

Answer 2

No son La “partícula” virtual es un nombre inapropiado, como se explica aquí con cierta extensión.

La parte “virtual” le dice que no es el tipo de cosa que puede capturar en una placa fotográfica o en un detector de partículas. Si dibujas un diagrama de Feynman, normalmente tienes algunas partículas que entran por la izquierda, un montón de cosas en el medio y algunas partículas que salen por la derecha. Las partículas entrantes y salientes (las “patas” del diagrama de Feynman) son reales, del tipo que se puede atrapar con un detector. Las cosas en el medio generalmente son virtuales: no pueden aparecer en las piernas del diagrama.

La razón por la que no puede aparecer en las piernas es por las leyes de conservación. Si tengo un electrón real y un positrón real que vienen de la izquierda y se encuentran en un vértice del diagrama, tengo una cantidad de energía dada por la suma de sus masas en reposo (aproximadamente 1 MeV) más cualquier velocidad relativa que fueran. Moviéndose a cuando chocaron. Digamos que los colisioné a una energía total de 3 MeV. Lo que sea que esté saliendo del diagrama también debe llevar exactamente esa energía, ni más ni menos. También debe llevar el mismo impulso y momento angular que la suma de las partículas entrantes. Con esas restricciones, no hay mucho que pueda poner en las piernas salientes: otro par de electrones + positrones, un par de neutrinos + anti-neutrinos, un par de fotones … y eso es todo (bueno, también puedo tener varios pares de Cosas ligeras, fotones y neutrinos). Bajando por la lista de partículas conocidas, todo lo demás es demasiado masivo; Simplemente no tengo suficiente energía para hacer cualquier otro tipo de partícula (e incluso las combinaciones de dos fotones que puedo tener están limitadas por la conservación del momento angular).

Pero las cosas en el medio son una historia completamente diferente. Entre las piernas entrantes y salientes de mi diagrama de Feynman, puedo volverme loco. Puedo tener literalmente cualquier cantidad de bucles que contengan pares de cualquier partícula con cualquier masa y momento. Excepto que no son partículas, y no son reales.

Se denominan “partículas” porque se etiquetan las líneas internas de los diagramas de Feynman con los símbolos de partículas conocidas, al igual que las patas externas, por lo que es natural llamarlas así. Luego te atrapas, te sientes un poco mal por llamarlas “partículas” y antepones un “virtual” para recordar a todos que realmente no lo son.

Lo que son es una abreviatura de algo que surge de la matemática de la teoría cuántica de campos. Una partícula, lo real, es una excitación de un campo cuántico que puede existir indefinidamente, hasta que choca o se desintegra en otra cosa. Satisface las leyes de conservación. Un electrón (y un positrón) es una excitación del campo de electrones, un fotón es una excitación del campo electromagnético, y así sucesivamente. Una “partícula virtual” es esencialmente cualquier otra configuración de un campo cuántico que puede producir una contribución diferente a lo que esté calculando. Las reglas del juego de la teoría cuántica de campos dicen que debes sumar todas las contribuciones, de todas las configuraciones de campo imaginables, sin importar lo locas que sean, sin importar lo mal que violan las ecuaciones de movimiento clásicas.

Las “partículas virtuales” dentro de los diagramas de Feynman representan aquellas contribuciones que no son de partículas. En retrospectiva, “no partículas virtuales” habría sido un nombre mejor.

Answer 3

Las partículas virtuales se forman (y se destruyen) en los vértices de los diagramas de Feynman. ¿Por qué? Así es como funciona la teoría cuántica de campos.

En la teoría cuántica de campos se nos enseña que las partículas virtuales son solo ficciones matemáticas, que solo existen dentro de los diagramas de Feynman. Las únicas cosas mensurables son partículas “reales” que existen en los estados externos “de entrada” y de “salida”, las líneas que entran o salen de un diagrama de Feynman. Sin embargo……

..la verdad es lo contrario. Las partículas reales son las ficciones matemáticas, porque se presume que son libres o que no interactúan, lo cual es solo una conveniencia matemática, una ficción, para simplificar los cálculos. Son las partículas virtuales que realmente existen y con las que interactúa el resto del mundo. El universo es solo un conjunto de interacciones de partículas o diagramas de Feynman, sin límites artificiales; Estamos “dentro” de los diagramas.

En resumen, todas las partículas son partículas virtuales, no hay otro tipo.

Las partículas virtuales a veces se llaman “fuera de la cáscara” y las partículas “reales” se llaman “en la cáscara”. Esto se refiere a si la energía es dada exactamente por las fórmulas de Planck y de Broglie o no. En verdad, solo una fracción infinitesimal de partículas está “en la cáscara” (obedece la fórmula), el resto no está tan limitado. Pero las partículas de concha o “reales” son una ficción conveniente porque las partículas externas, que viajan largas distancias, se aproximan a estar en la concha.

Una vez más, sin embargo, son las partículas virtuales que existen, y las llamadas partículas “reales” las que son la ficción.

Answer 4

Los físicos utilizaron el término “partículas virtuales” para describir a los portadores de fuerza invisibles responsables de las actividades asociadas con las cuatro fuerzas de la naturaleza. Las partículas de energía que forman el universo cambian de formato y de momentos angulares. Las partículas virtuales de Thr son energía en una forma transitoria. Por ejemplo, los fotones virtuales son energía creada a partir de la conversión de energía potencial almacenada en un imán a energía cinética que fluye entre dos campos magnéticos. Son partículas de energía similares a las de los fotones, excepto que tienen un momento angular de rotación que les permite fluir entre campos magnéticos interactivos. De la misma manera, los Graviton son partículas de energía que fluyen entre dos campos gravitacionales interactivos. Estas partículas de energía forman parte de la nube de energía que conforma el tejido del espacio y permanecen allí. Ambas partículas virtuales tienen carga cero y un giro de una como los fotones.

Los Gluones Virtuales están asociados con los fuertes. También son partículas de energía atrapadas en los confinamientos de los protones y neutrones y tienen un micro orbital que impulsa las actividades continuas de cambio de sabor de las partículas subatómicas que forman las partículas compuestas. Se almacenan allí a la hora de crear los protones. Cuando un protón es aniquilado, los Gluones que constituyen el 99% de su energía se convierten en energía de fotones. Esto significa que los Gluons pierden su momento micro orbital y adquieren un momento angular lineal.

Los W y Z Gauge Bosons también son considerados como fotones virtuales asociados con Weakforce. Especulamos que son partículas de Lepton envueltas por partículas de energía tomadas de los campos cuánticos adyacentes (el condensado o el tejido del espacio). Cuando se liberan de los Neutrones, se vuelven a convertir en partículas de Lepton y la energía se devuelve al condensado.

Para leer más sobre estos experimentos mentales, lea las secciones relevantes en el manuscrito que se encuentra al presionar en el siguiente enlace:

La naturaleza y características de las partículas subatómicas y espaciales

Answer 5

Las partículas virtuales son partículas de vida corta que generalmente median interacciones entre otras partículas. Por ejemplo, la repulsión entre dos electrones se facilita mediante un intercambio de fotones virtuales entre ellos.