¿Cómo funcionan las fuerzas sin contacto?

Una pregunta me ha estado molestando desde que comencé a aprender física, los libros de texto describen con éxito las observaciones empíricas pero no dan ningún razonamiento detrás de ellas.

Lo que quiero entender es qué es responsable en el nivel más bajo de la interacción entre cargas, es decir, cómo sabe una carga que la otra está presente. Y para la gravedad lo que es responsable de que las partículas se atraigan entre sí.

Relacionado: physics.stackexchange.com/q/116608/2451 y enlaces allí.
No son solo los libros de texto los que hacen eso, así es como funciona la ciencia, en general. La ciencia se esfuerza por describir con éxito las observaciones empíricas sin dar ningún razonamiento detrás de esas descripciones.
En cierto sentido, no hay fuerzas de contacto. Es solo que en las fuerzas normales, los electrones en ambos materiales son responsables en una escala mucho más pequeña que el resto del objeto.
"Lo que quiero entender es qué es responsable en el nivel más bajo de la interacción entre cargas..."... eso es más o menos lo que los físicos también están tratando de entender, pero el problema es que cada vez que encontramos un nivel más bajo explicación, resulta estar lleno de agujeros, por lo que necesitamos uno de nivel aún más bajo. Esto puede resolverse solo, algún día, pero si lo hace, ese día pasará mucho tiempo a partir de ahora, pero es más probable que nunca encontremos esa "explicación más baja". Hasta entonces tendrás que estudiar mecánica clásica, electrodinámica, mecánica cuántica, etc.

Respuestas (1)

En la teoría cuántica de campos, los bosones vectoriales son partículas subatómicas conocidas como portadores de fuerza que son los cuantos de sus respectivos campos. Por ejemplo, el fotón es el cuanto del campo electromagnético, mediando así la fuerza electromagnética. En la física de partículas, se ve que las fuerzas fundamentales surgen de la emisión y absorción de partículas virtuales (es decir, partículas que existen durante un intervalo de tiempo limitado).

Consideremos la interacción electromagnética entre dos electrones cargados negativamente. Según la teoría cuántica de campos, una de estas partículas emitirá un fotón virtual que, poco después, será absorbido por la otra, transfiriendo así el impulso del electrón emisor al electrón que absorbió los cuantos electromagnéticos. De hecho, este tipo de procesos se pueden visualizar muy bien usando diagramas de Feynman ( https://en.wikipedia.org/wiki/Feynman_diagram ). Aquí está el diagrama para el intercambio de un fotón entre dos electrones como se discutió anteriormente.

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Sin embargo, cuando se trata de la gravedad, aún no ha sido descrita por la teoría cuántica de campos. Sin embargo, muchos creen que el campo gravitacional puede cuantificarse en un bosón de calibre masivo de espín 2 (es decir, el gravitón). En este modelo, que, debo agregar, aún está por confirmar o desmentir, funcionaría de la misma manera que el de la fuerza electromagnética. En cuanto a mediar la fuerza gravitacional, se intercambiaría un gravitón entre dos partículas que componen el Modelo Estándar, asegurando así una transferencia de momento entre las partículas que interactúan.

¿Existen más modelos para explicar este fenómeno?