Partícula virtual

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Una partícula virtual és en general una partícula elemental que hi ha durant un temps tan curt que a causa del principi d'incertesa de Heisenberg no és possible mesurar les seves propietats de forma exacta. El terme "partícula virtual" s'utilitza en contraposició a "partícula real" per explicar les infraccions que aquella sembla cometre contra les lleis de conservació durant les seves interaccions.

Forces fonamentals[modifica | modifica el codi]

Les forces fonamentals estan transmeses pels bosons de gauge. Quan aquests bosons transmeten les forces són virtuals, i són creats en el buit.

Fins i tot en el buit més perfecte, ja sigui el que es creu en un laboratori, l'espai intergalàctic, o el buit interatòmics, són creats contínuament bosons de gauge amb una existència extremadament breu. La mecànica quàntica prediu que l'energia del buit mai pot arribar a ser zero. L'energia menor possible del buit es diu energia del punt zero, i és precisament aquesta poca (encara que no nul) energia de les partícules virtuals. Aquest model del buit es diu buit mecànic quàntic, o més curt, buit quàntic.

La transmissió de les forces entre les diferents càrregues de cada interacció està descrita per la teoria quàntica de camps, que descriu com els bosons de gauge virtuals es transmeten a través del buit polaritzat entre les càrregues reals.

Alguns d'aquests bosons també es presenten reals en diferents fenòmens:

Però una qüestió encara a resoldre és saber si tots els bosons de gauge sense massa que hi ha, inclosos els que dalt s'exposen com reals, són al cap ia la fi virtuals. Aquestes partícules es mouen a la velocitat de la llum, i per tant, atenent a la teoria de la relativitat de Albert Einstein, el temps que triguen a propagar-se entre dos punts qualssevol de l'univers és instantani des del punt de vista de les partícules. Llavors, en ser el temps d'emissió i absorció instantani, serien virtuals?

Parells partícula-antipartícula[modifica | modifica el codi]

No només sorgeixen bosons de gauge en el buit quàntic, sinó també parells partícula-antipartícula, com per exemple parells electró-positró, o parells quark amunt-antiquark dalt, etc.

Sempre s'ha de crear una partícula amb la seva antipartícula, conservant així el nombre fermiònic (un nombre quàntic) de l'univers. Les partícules que sorgeixen d'aquesta manera són virtuals perquè quant apareixen, tenen tan poca energia que l'instant es aniquilen entre si.

Apantallament[modifica | modifica el codi]

Prop de qualsevol tipus de partícula real que tingui algun tipus de càrrega elemental associada a qualsevol tipus d'interacció, les partícules virtuals que sorgeixen en el buit i tenen aquesta càrrega es polaritzen durant la seva curta existència, donant lloc així a una polarització neta del buit al seu voltant.

Prenguem com a exemple un electró real: els parells electró-positró virtuals que apareixen al seu voltant es polaritzen: els electrons virtuals rebutjats del real, i els positrons virtuals acostant-se. L'efecte total de la polarització del buit és el de reduir la càrrega efectiva de la partícula real, fenomen conegut com a apantallament.

En el cas dels quark s reals, els quarks virtuals apantallar tant la càrrega elèctrica com la càrrega de color, però en aquest cas, gluons virtuals també es polaritzen (al contrari que els fotons elèctricament neutres en el cas de l'electró). Els gluons tenen, dit ràpidament, càrrega de color i de anticolor, i la seva polarització és oposada a la dels parells de quarks-antiquarks virtuals, fent que la càrrega de color efectiva de la partícula real sigui més gran com més gran sigui la distància a la càrrega real. Aquest fenomen contrari al que passava abans amb l'electró s'anomena antiapantallament. L'antiapantallament es perd com més a prop s'està de la càrrega real, el que dóna lloc a la llibertat asimptòtica dels quarks.

Radiació dels forats negres[modifica | modifica el codi]

Article principal: forat negre

El fenomen de la producció de parells passa fins i tot a la vora del Horitzó d'esdeveniments d'un forat negre. Pot passar que una de les partícules del parell produït caigui dins el forat i que l'altra es salvi, 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-energia. Però això no és així, ja que el forat negre "paga", cedint una mica de la seva pròpia energia a la realitat. El procés continuat fa perdre contínuament energia al forat negre fins que després d'un temps directament proporcional a la superfície de l'horitzó de successos el forat desapareix completament.

Aquest procés s'anomena evaporació del forat negre, i és causada per fotons que es tornen reals.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]