Como otros han señalado, las partículas virtuales nunca se observan en ningún experimento. Esto tiene que ver con el tipo de preguntas que podemos hacer en un experimento de dispersión. En un experimento de dispersión típico, preparamos un montón de partículas en un estado inicial conocido y observamos los productos de esta colisión. Supongamos que estamos interesados en la reacción.
[matemática] A + B + \ cdots \ rightarrow C + D + \ cdots [/ math]
Dado que las reglas del juego están dictadas por la mecánica cuántica, la única pregunta razonable que podemos hacer es, dadas las partículas iniciales [matemáticas] A + B + \ cdots [/ matemáticas], ¿cuál es la probabilidad de que produzca [matemáticas] C + D + \ cdots [/ math] como productos finales. Esta reacción puede proceder de varias maneras diferentes (dependiendo de los términos de interacción de la teoría subyacente) y, como regla en QM, siempre que un proceso pueda ocurrir de varias maneras diferentes, la amplitud del proceso es una suma de las amplitudes de cada proceso diferente. . Por ejemplo: considere una dispersión de electrones y positrones
[matemáticas] e ^ {+} e ^ {-} \ rightarrow e ^ {+} e ^ {-} [/ matemáticas]
Este proceso puede ocurrir de varias maneras, por ejemplo, el electrón y el positrón pueden aniquilarse entre sí, producir un fotón virtual , que luego se desintegra en un nuevo par electrón-positrón. O el electrón y el positrón se aniquilan, producen un fotón virtual que se descompone en un par electrón-positrón, el par ep luego se aniquila para producir un nuevo fotón que luego se descompone en el estado final electrón-positrón, etc. Esta lista es infinita y se complica bastante pronto. Todas las partículas que aparecen en el proceso, que no son partículas de estado inicial o final, son partículas virtuales. El término partículas virtuales a menudo se usa junto con otro término, partículas fuera de la cubierta , lo que puede aclarar mucha confusión. Lo que significa este término es que la partícula no satisface sus ecuaciones de movimiento y, por lo tanto, no sigue las relaciones de dispersión energía-momento.
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Esta es la parte donde no estoy de acuerdo con otras respuestas. Las partículas virtuales son solo un artefacto teórico de la forma en que calculamos amplitudes en QFT. Por lo general, el cálculo exacto de las amplitudes es QFT es casi imposible. Por lo tanto, debemos recurrir a técnicas de aproximación, una de las cuales es la teoría de la perturbación. Esta aproximación es válida cuando la fuerza de las interacciones es muy débil (o la constante de acoplamiento es muy pequeña), lo que nos permite hacer una expansión de la serie de potencia en esta constante de acoplamiento y calcularla utilizando las reglas de Feynman. Aquí es donde las partículas virtuales se arrastran, como un dispositivo de contabilidad que nos ayuda a realizar un seguimiento del momento y otros números cuánticos cada vez que se intercambian. Esta imagen de partículas virtuales ya no es válida cuando la teoría de la perturbación se rompe, es decir, cuando la fuerza del acoplamiento es grande. Por lo tanto, en un acoplamiento fuerte, ya no es válido considerar una expansión del diagrama de Feynman y necesitamos recurrir a otras técnicas como la red, donde la noción de partículas virtuales no existe en absoluto.