Realmente no hay tal cosa como un verdadero vacío. Lo que percibimos como espacio vacío está lleno de campos de radiación y hay partículas virtuales que aparecen y desaparecen todo el tiempo.
Todas las partículas que conocemos son descritas por el Modelo Estándar y esa es una teoría de campo cuántico relativista. Cada una de las partículas fundamentales (las familias de quarks, leptones, bosones, etc.) es un artefacto de un campo cuántico subyacente correspondientemente nombrado. Estos campos existen en todas partes a lo largo del espacio-tiempo y la forma ingenua de pensar en ellos es como un potencial energético en cada punto.
En QFT, los campos mismos son las entidades fundamentales y las cosas que consideramos partículas son solo epifenómenos de los campos. Ahora, poniéndote un poco más extraño, la energía en estos campos se considera mejor como excitaciones en forma de onda. Las cosas que consideramos partículas son los cuantos o unidades fundamentales de energía que estos campos intercambian cuando los campos interactúan.
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Todos sabemos que la energía y la masa son lo mismo y pueden cambiar de lugar, pero tendemos a tirar todo eso por la ventana cuando pensamos en partículas porque todos crecimos pensando en las partículas como pequeñas balas de materia. Pero no lo son. Si agregamos energía a un campo, una partícula aparece en otro lugar. Si las ondas de dos campos interactúan de manera particular, entonces aparece una partícula. Entonces “espacio vacío” no significa lo mismo que “nada”.
Debido a que hay potenciales de energía fluctuantes en todo el espacio, está perfectamente bien que las partículas aparezcan, pero generalmente lo hacen en pares que se cancelan rápidamente entre sí. Desde el punto de vista de la contabilidad, la energía siempre se conserva (*), pero el número de partículas en una región determinada del espacio-tiempo no es una cantidad conservada.
(*) el jurado no sabe si esto es cierto en la expansión de los tiempos espaciales, pero sospecho que probablemente todavía sea cierto. Simplemente no sabemos cómo explicarlo. Muchos físicos creen que la energía neta en el universo es cero, lo que la convierte en el mejor almuerzo gratis.
