Conservación de energía de partículas virtuales - ¿Fluctuación cuántica?

Yo (como estudiante de secundaria) me preguntaba cómo las partículas virtuales incluso conservan la energía de todo el sistema. No me refiero solo a la energía de la partícula, sino a la conservación con respecto al entorno.

Déjame explicarte más, Einstein probó que mi = metro C 2 y de manera equivalente, podemos decir metro = mi C 2 . Sin embargo, sabemos que la masa provoca la curvatura en el espacio-tiempo (pozo de gravedad). Ahora que esa declaración es completamente válida, podemos usar la fluctuación cuántica, lo que implica que la energía y el tiempo pueden estar relacionados por la relación: Δ mi Δ t 2 y por esa simple relación podemos hacer los siguientes puntos:

  • A medida que aumenta la energía, el tiempo que se permite "tomar prestado" disminuye, antes de devolverla al universo.
  • A medida que aumenta el tiempo, la energía que se permite "tomar prestada" disminuye.

Estos son puntos completamente satisfactorios que he hecho, creo.

Ahora, he leído que el vacío está lleno de partículas virtuales en constante burbujeo que se crean a partir de la energía "tomada prestada" por la relación anterior y se destruyen nuevamente, lo que satisface las leyes de conservación de la energía.

Esto parece implicar que en el corto tiempo que existe la partícula virtual, debe tener una masa muy pequeña que es: metro 1 = Δ mi C 2 y utilizando la mecánica clásica básica en lugar de GR (en aras de la simplicidad) calculamos que la fuerza gravitatoria mediada por esta partícula virtual de corta duración;

F gramo = GRAMO metro 1 metro X r 2

dónde metro X es una partícula\masa en cuestión. Sin embargo, dado que sabemos que la fuerza ejercida sobre un objeto mueve el objeto en una dirección, podemos decir que aumentaría su energía cinética por este factor: F gramo = 1 2 metro v 2 que es igual a GRAMO metro 1 metro X r 2 = 1 2 metro v 2 .

Seguramente, esto implica que cada vez que ocurren fluctuaciones cuánticas, la energía de las masas de partículas reales aumenta y, por lo tanto, viola la conservación de la energía, pero ¿qué evita que ocurra esta violación?

Si las partículas virtuales no están realmente presentes e interactúan con los objetos como pensaba, ¿cómo puede aceptarse la radiación de Hawking (actualmente un gran concepto en la física de los agujeros negros) en la comunidad física?

Respuestas (1)

El punto central de las partículas virtuales es que no obedecen las leyes físicas en el caparazón, son solo muletas computacionales en los diagramas de Feynman. No debe tomarse demasiado en serio la idea de que se intercambien o "llenen el vacío", no hay realidad para ellos (de ahí el nombre).

La relación de incertidumbre energía-tiempo es uno de los resultados más mal utilizados de la mecánica cuántica, para intentos de su interpretación adecuada, consulte esta pregunta . Puede usarse para explicar algo acerca de las partículas virtuales, pero si es así, no es obvio ni único.

¡Gracias! ¿Puede editar su respuesta a mi actualización de pregunta más reciente? Gracias
@RohanVijhalwar: La radiación de Hawking es un resultado de la gravedad semiclásica. La forma de la ciencia popular de decir que proviene de partículas virtuales que "caen" está muy simplificada. Si observa la derivación real , no verá ninguna mención de partículas virtuales en absoluto.
Oh, gracias por hacer que sea muy fácil para un estudiante de secundaria entender un concepto tan difícil, espero profundizar más. ¡Gracias!
Pregunta rápida: dice partículas que "salen del horizonte de aceleración local", ¿esto significa partículas virtuales o algo muy diferente?
@RohanVijjhalwar: regla general: cualquier partícula que se pueda observar no es virtual . Las partículas emitidas (ya veces no reabsorbidas) por el horizonte de eventos no son virtuales, realmente se están creando . Esto se conoce como el efecto Unruh .