¿El principio de incertidumbre viola la ley de conservación de la energía?

Esta es la respuesta de un físico experimental:

El artículo vinculado tiene cuidado de afirmar:

Eso significa que puede parecer que se viola la conservación de la energía , pero solo para valores pequeños de$t$(tiempo)

Las cursivas son mías.

La conservación de la energía es un hecho experimental que ha sido validado en innumerables experimentos. Esto significa que, en lo que respecta a la correspondencia con las formulaciones de la mecánica cuántica, la energía es un observable y a cada observable le corresponde un operador de la mecánica cuántica, que, operando sobre la función de onda del sistema bajo observación, da el valor del observable. Los operadores mecánicos cuánticos conmutan, anticonmutan o no conmutan y, cuando no conmutan, se definirá una relación de incertidumbre de Heisenberg correspondiente para los valores esperados de los operadores que no conmutan. El Principio de Incertidumbre de Heisenberh es una expresión genérica de la no conmutabilidad

Leyendo más en el enlace vemos:

Esto permite la creación de pares de partículas virtuales partícula-antipartícula.

virtual significa "como si", y es una construcción matemática que afecta los cálculos de secciones transversales y vidas útiles y otras cantidades medibles, pero no puede medirse por sí mismo. En estos simples diagramas de Feynman :

Hay partículas reales y partículas virtuales, Real son las líneas entrantes y salientes de los vértices, y virtuales son las líneas internas que conectan los vértices. Las líneas reales representan partículas reales en su capa de masa. Las líneas virtuales llevan los números cuánticos de las partículas con su nombre, pero no están en la capa de masa, es decir, no se puede aplicar la conservación de la cantidad de movimiento y la energía al mismo tiempo porque la masa correspondiente a la partícula virtual es arbitraria (bueno, depende de las funciones matemáticas probabilísticas). pero arbitrario para el argumento). Mire el diagrama responsable de las desintegraciones débiles: la masa del$W$es$80.4\ \mathrm{GeV/c^2}$y es la partícula virtual intercambiada en la desintegración beta del neutrón cuya masa es menor que$1\ \mathrm{Gev/c^2}$.

Entonces, cuando uno lee "creación de partículas virtuales" junto con "no conservación de energía aparente", esto es lo que significa que no se pueden aplicar las sumas de conservación en las líneas internas que se mantienen al equilibrar las líneas de entrada y salida. Son una conveniencia matemática para permitir el cálculo de integrales complicadas que describen los diagramas de Feynman.

Los efectos de estas partículas son medibles, por ejemplo, en la carga efectiva del electrón, diferente de su carga "desnuda".

Esto es una tautología, porque las partículas virtuales en los diagramas de Feynman son necesarias para que los cálculos se ajusten a las observaciones, pero se debe tener en cuenta que son una representación matemática conveniente que no se puede medir directamente y, por lo tanto, no es una situación real. Uno solo puede medir la entrada y la salida en un experimento. Los cálculos se ajustan bien a los experimentos y algunas personas tienden a tratar las partículas virtuales como algo real, lo que genera una confusión innecesaria sobre las leyes de conservación.

No estoy de acuerdo con esta respuesta. La conservación de la energía y la cantidad de movimiento todavía se mantiene en cada vértice, como de costumbre. el caso es que con las líneas internas, la energía y el momento de la partícula pueden tomar cualquier valor. Por ejemplo, toma el pión intercambiado y démosle un impulso.$k$. Si el protón entrante tiene un impulso$p$, el saliente tendrá impulso$q=(p-k)$. En el otro vértice el neutrón entrante tiene momento$p_1$, entonces el saliente tendrá$p_2=p_1+k$. Ves ahora que$k$puede tomar cualquier valor y no puede haber una medición directa sobre él, por lo que puede ser mayor que la masa en reposo del protón (como en el$W$caso).