Partícula virtual
En física de partícules, una partícula virtual és una fluctuació quàntica en forma de partícula elemental que existiria durant un temps tan curt que pel principi de indeterminación de Heisenberg no seria possible medir les seues propietats físiques. El terme «partícula virtual» s'utilisa en contraposició a «partícula real» per a explicar les infraccions que aquella sembla cometre contra les lleis de conservació durant les seues interaccions. Més tècnicament una partícula virtual es concep com una fluctuació transitòria, que exhibix algunes propietats similars a les d'una partícula elemental ordinària, encara que en molts casos resulta absolutament indetectable, per lo que el seu estatus d'entitat física existent ha segut discutit i alguns físics consideren que es tracta només d'un artificio de càlcul per a explicar certes propietats quàntiques. La noció de partícula virtual s'origina en teoria perturbativa quàntica, específicament en el tractament matemàtic de certes teories quàntiques de camps a on les interaccions entre partícules reals, físicament detectables, es representen en térmens de partícules virtuals (indetectables i de naturalea diferent). Un procés en el que intervenen partícules virtuals pot descriure's per mig d'una representació esquemàtica coneguda com diagrama de Feynman, en la que les partícules virtuals es representen per mig de llínees internes.[1][2]
Tipos de partícules virtuals
[editar | editar còdic]Bosones virtuals
[editar | editar còdic]En el modele estàndar, les forces fonamentals estan transmeses pels bosones de gauge. Quan estos bosones transmeten les forces són partícules virtuals, i són creats en el buit. Inclús en el buit més perfecte, ya siga el que es creu en un laboratori, l'espai intergaláctico, o el buit interatómico, són creats contínuament bosones de gauge en una existència extremadament breu. La mecànica quàntica prediu que l'energia del buit mai pot aplegar a ser zero. L'energia menor possible del buit es diu energia del punt zero, i és precisament esta poca (encara que no nula) energia la de les partícules virtuals. Este model del buit es diu buit quàntic.
La transmissió de les forces entre les distintes càrregues de cada interacció està descrita per la teoria quàntica de camps, que descriu cóm els bosones de gauge virtuals es transmeten a través del buit polarisat entre les càrregues reals.[3] Alguns d'estos bosones també es presenten com a partícules reals en distints fenomens:
- Els fotons són partícules reals quan els observem en qualsevol tipo de radiació electromagnètica, com la llum o els rajos X. En canvi, quan transmeten l'interacció electromagnètica entre partícules en càrrega elèctrica els fotons són virtuals.
- Els gluones reals formen els cridats posades i bariones híbrits, aixina com les glubolas o boles gluónicas (l'existència d'abdós encara no està comprovada). Els gluones que transmeten l'interacció forta entre partícules en càrrega de color són virtuals.
Pero una qüestió encara a resoldre és saber si tots els bosones de gauge sense massa que existixen, inclosos els que dalt s'exponen com a reals, són al cap i a la fi virtuals. Estes partícules es mouen a la velocitat de la llum, i per tant, atenent a la teoria de la relativitat d'Albert Einstein, el temps que tarden en propagar-se entre dos punts qualssevol de l'univers és instantàneu des del punt de vista de les partícules. Llavors, en ser el temps d'emissió i absorció instantàneu, ¿serien virtuals?
Parells virtuals de partícula-antipartícula
[editar | editar còdic]No solament sorgixen bosones de gauge en el buit quàntic, sino també parells partícula-antipartícula; com per eixemple parells electró-positrón, o parells quark dalt-antiquark dalt, etc.
Sempre deu crear-se una partícula en la seua antipartícula, conservant-se aixina el número leptónico o bariónico (dos números quàntics) del univers. Les partícules que sorgixen d'esta manera són virtuals perque en quant apareixen, tenen tan poca energia que a l'instant es aniquilen entre sí.
Estos parells virtuals s'usen com un esquema explicatiu per a justificar que l'energia del punt zero del buit no és estrictament nula. Ademés la radiació de Hawking pot rebre una explicació intuïtiva en térmens de la creació d'estos parells virtuals de partícula-antipartícula.
Fenomens explicats per mig de partícules virtuals
[editar | editar còdic]Apantallamiento per partícules virtuals
[editar | editar còdic]Prop de qualsevol tipo de partícula real que tinga algun tipo de càrrega associada a qualsevol tipo d'interacció, les partícules virtuals que sorgixen en el buit i tenen dita càrrega es polarisen durant la seua curta existència, donant lloc aixina a una polarisació neta del buit al seu entorn.
Prengam com a eixemple un electró real: els pares electró-positrón virtuals que apareixen al seu entorn es polarisen: els electrons virtuals repelint-se del real, i els positrones virtuals acostant-se. L'efecte total de la polarisació del buit és el de reduir la càrrega efectiva de la partícula real, fenomen conegut com apantallamiento.
En el cas dels quarks reals, els quarks virtuals apantallan tant la càrrega elèctrica com la càrrega de color; pero en este cas, gluones virtuals també es polarisen (al contrari que els fotons eléctricamente neutres en el cas de l'electró). Els gluones tenen, dit ràpidament, càrrega de color i de anticolor; i la seua polarisació és oposta a la dels parells de quarks-antiquarks virtuals, fent que la càrrega de color efectiva de la partícula real siga major quant més gran siga la distància a la càrrega real. Este fenomen contrari a lo que ocorria abans en l'electró es diu antiapantallamiento. El antiapantallamiento es pert quant més prop s'està de la càrrega real, lo que dona lloc a la llibertat asintòtica dels quarks.
Radiació dels forats negres
[editar | editar còdic]- Per a més informació vore forat negre.
El fenomen de la producció de parells ocorre inclús en la vora del horisó de successos d'un forat negre. Pot ocórrer que una de les partícules del parell produït caiga dins del forat i que l'atra se salve, convertint-se en una partícula real.
Com una de les partícules s'ha tornat real, s'hauria violat la llei de conservació de la massa i l'energia. Pero açò no és aixina que el forat negre «paga», cedint una miqueta de la seua pròpia energia a la realitat. El procés continuat fa perdre contínuament energia al forat negre fins que despuix d'un temps directament proporcional a la superfície de l'horisó de successos el forat desapareix completament.
Este procés es diu evaporament del forat negre, i és causada per fotons que es tornen reals. Estos fotons constituïxen la denominada radiació de Hawking.
Interaccions entre partícules reals
[editar | editar còdic]Si be des de 1945, la teoria quàntica de camps va usar per als càlculs fonamentalment la teoria perturbativa en térmens de partícules virtuals, en realitat les partícules virtuals no són una necessitat inevitable per a fer càlculs en teoria quàntica de camps. A partir de 1970, es varen escomençar a desenrollar esquemes de càlcul no perturbativos com la cromodinámica quàntica reticular, posteriorment estesa a atres teories de camp de gauge, que des d'inicis de XXI ha tingut un paper destacat en computar magnituts que quedaven fòra de l'alcanç de la teoria perturbativa. El fet de que els esquemes reticulars de càlcul permeten calcular magnituts que coincidixen en els resultats obtinguts per mig de teoria perturbativa ha contribuït a favorir l'idea de que les partícules virtuals són un mer artificio matemàtica, encara que encara existix certa discussió al respecte.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Peskin, M.E., Schroeder, D.V. (1995). An Introduction to Quàntum Field Theory, Westview Press, ISBN 0-201-50397-2, p. 80.
- ↑ Mandl, F., Shaw, G. (1984/2002). Quàntum Field Theory, John Wiley & Sons, Chichester UK, revised edition, ISBN 0-471-94186-7, pp. 56, 176.
- ↑ Modern particle physics, Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-1107034266.
Enllaços externs
[editar | editar còdic]- Llaure virtual particles really constantly popping in and out of existence?Plantilla:Nbsp– Gordon Kane, director of the Michigan Center for Theoretical Physics at the University of Michigan at Ann Arbor, proposes an answer at the Scientific American website.
- Virtual Particles: What llaure they?
- D Kaiser (2005) American Scientist 93 p. 156 popular article
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Partícula virtual» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.