Las partículas virtuales tienen una reputación extraña. Las personas que no se sienten cómodas con la física moderna tienen una imagen mental innata de las partículas como algunos objetos sólidos y palpables, con una trayectoria clara. Es comprensible que la imagen de partículas aleatorias que acaban de surgir sea extraña, similar a ver que las bolas de boliche saltan de la nada en un vacío perfecto es desconcertante, sin duda.
Sin embargo, en las teorías de campo cuántico, no vemos partículas de esa manera. Las partículas son excitaciones de campos. Los campos están en todas partes y lo que llamamos una partícula es solo la excitación de esta entidad. Imagine un estanque con una superficie perfectamente inmóvil en la que una sola ola viaja de un lado a otro. Algo como eso. La idea es dejar de ver el mundo que nos rodea como un mundo clásico. Ahora pasemos a las partículas virtuales.
Las partículas virtuales no son partículas. Las partículas virtuales son, básicamente, construcciones matemáticas que surgen cuando se hace una teoría de perturbación además de la teoría de campo cuántico. Si tiene alguna educación en física, matemáticas o un campo relacionado, recordará que las teorías de perturbación expanden una cantidad estudiada en una serie de (con suerte) contribuciones cada vez más pequeñas. En realidad, la naturaleza no necesita hacer teoría de perturbaciones, simplemente lo es. Es solo que no tenemos una mejor manera de describir el comportamiento, por lo que debemos encontrar estos métodos matemáticos. Sea como sea, los términos en la serie de perturbaciones pueden visualizarse usando diagramas de Feynmann. Probablemente los haya visto: los gráficos originales con flechas rectas y líneas tambaleantes que se topan, cruzan y giran entre sí. Me gusta esto:
- ¿Es cierto que la masa de una partícula aumenta de acuerdo con la ecuación m = m_o / (1-v ^ 2 / c ^ 2) ^ 1/2, donde m_o es la masa restante de la partícula?
- ¿Por qué se molestó específicamente Murray Gell-Mann con Julian Schwinger?
- ¿Es el calor el resultado del movimiento de partículas, o es al revés?
- ¿Cómo podría algo convertirse en nada?
- ¿Qué explican las cuerdas vibratorias que las partículas no?
[Fuente: Wikipedia]
Estas no son solo representaciones gráficas ingenuas. Cada diagrama se puede vincular directamente con un término en la serie de perturbaciones. Las líneas que entran y salen del gráfico son partículas reales (también conocidas como excitaciones de campo, no pequeñas bolas de boliche que viajan a lo largo de líneas bien definidas). Ahora, al calcular cualquier cantidad física, deberíamos tener en cuenta cada diagrama posible (que satisfaga nuestras condiciones límite deseadas). Naturalmente, no podemos hacer eso. Pero incluso si solo nos limitamos a los primeros términos de perturbación, encontraremos algunos en los que las líneas giran en círculo o se unen antes de que puedan salir de la imagen, como el fotón (la línea ondulada designada por [matemáticas] \ gamma [ / math]) en el ejemplo anterior. Este no es un fotón real. Es solo una representación gráfica de una construcción matemática que nos ayuda a calcular un problema físico complicado. Además, lo llamamos una partícula virtual.
La imagen de arriba muestra solo un diagrama de Feynmann. El problema real involucra infinitos de ellos, cada vez más intrincados y complejos, con infinitos fotones, electrones, positrones, etc. que conectan las dos partículas físicas reales que entran y salen de la representación anterior. Pero a la Naturaleza, una vez más, no le importa cómo representamos lo que sucede, porque lo que sucede no es una colisión de bolas de boliche, es solo una interacción de campos, nada más y nada menos.
El efecto de estas partículas virtuales (comprenda: los efectos de orden superior en la serie de perturbaciones de la interacción de campo) puede ser, al contrario de lo que usted supone, medido. Puede medir estos efectos de orden superior colocando dos espejos cerca uno del otro. Se llama el efecto Casimir – Wikipedia. Pero, una vez más, esas no son pequeñas bolas de boliche al azar que se materializan de la nada chocando contra los espejos. Es solo cómo se comporta un campo cuántico en el escenario físico dado. Esperemos que esto aclare algunos conceptos erróneos comunes.
