¿Cómo se relaciona un imán permanente con los fotones?

Me gusta la respuesta de Leo C. Stein a ¿Cómo se relaciona un imán permanente con los fotones? y solo agregaría que el interlocutor puede estar pensando en fotones virtuales. Una buena respuesta sobre qué son los fotones virtuales en términos simples es: la respuesta de Arun Prasath a ¿Qué son las partículas virtuales en términos simples? ¿Qué proporcionan? ¿Cuál es su significado? Lo que destacaría de esa respuesta es que los fotones virtuales son realmente una técnica de cálculo y no hay ningún experimento posible que pueda hacer que un “fotón” virtual “sea visible o real de manera significativa.

Por lo tanto, no hay una manera significativa de decir que un imán crea continuamente fotones virtuales. La teoría de la física que explica las interacciones de las partículas cargadas (e imanes) con los campos electromagnéticos es la electrodinámica cuántica (QED), que es una teoría del campo cuántico. Los campos de QED son esencialmente los campos eléctricos y magnéticos, por lo que esos campos son los que se crean mediante cargas e imanes. El campo es el “océano” al que responde Leo C. Stein. ¿Cómo se relaciona un imán permanente con los fotones? está hablando Las olas que podrías tener en la parte superior del océano son los fotones “reales” que tienen energía e impulso reales y que siempre viajan a la velocidad de la luz.

Por lo tanto, el imán permanente no crea continuamente fotones virtuales y esos fotones virtuales no viajan a lo largo de las líneas de campo del imán.

Si la luz polarizada linealmente incide en un imán permanente (con un componente del vector de magnetización apuntando en la dirección de propagación de la luz), la polarización de la luz se rotará. Esto se denomina efecto Faraday (geometría de transmisión) o efecto Kerr magnetoóptico (geometría de reflexión). La cantidad de rotación de polarización proporciona información sobre la robustez del orden magnético (¿qué tan magnético es este imán permanente?).

Sí, fotones “virtuales”. Del mismo modo que puede crear un campo magnético dipolo cada vez que realiza un círculo de cargas, como una corriente de electrones en un anillo superconductor.

Pero en un imán real sabemos que las cargas circulares son electrones que giran e incluso pueden probar esto (el experimento y el efecto de Einstein-De Haas) al mostrar que el macroimán tiene solo la mitad del momento angular que debería tener, y tendría, si el campo fue creado por (digamos) esa corriente en ese anillo superconductor.

Los electrones que giran en el metal magnetizado forman ese campo. Pero lo hacen dos veces más eficientemente como si lo estuvieran haciendo a la antigua manera de circular en pequeños círculos. ¿Qué es un campo dipolo magnético si no es un efecto relativista de la carga moviéndose en pequeños círculos? Pero los electrones no tienen tamaño. Entonces, ¿dónde está el círculo?

Quizás viste mi comentario sobre el momento magnético del muón en otra pregunta. Si tiene una partícula con 207 veces la masa, si tiene 1/ 207 del momento magnético. ¿Por qué? “Dios” o la Madre Naturaleza o algo está tratando de decirnos que la carga de la gran masa está haciendo un círculo más pequeño, ¿qué otra cosa podría ser? Pero ninguna teoría ha podido hacer que esto funcione. Sin embargo, si no funciona mecánicamente, ¿por qué la correlación casi perfecta?

Un imán permanente “crea” fotones virtuales a su alrededor, las partículas virtuales viven solo dentro de los límites impuestos por el principio de incertidumbre y, por lo tanto, no tiene sentido asignarles una trayectoria física. Un imán permanente por sí solo no crea fotones físicos, pero los fotones físicos pueden crearse mediante partículas cargadas que se mueven en su campo magnético.