¿La radio usa fotones virtuales?

En la comunicación por radio, cada electrón acelerado en la antena del transmisor interactúa con un electrón en la antena del receptor intercambiando un fotón.

¿Es ese fotón siempre un fotón virtual como se describe en el diagrama a continuación en lugar de un fotón "real"?

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Según tengo entendido, la definición de fotón virtual de Feynman en su libro QED es cualquier fotón intercambiado que no aparece en las condiciones iniciales o finales. Por lo tanto, según su definición, la radio funciona mediante el uso de fotones virtuales.

Vea las respuestas a ¿Los bosones W y Z son virtuales o no? para ver ejemplos de cómo los físicos se confunden con la palabra "virtual".

Respuestas (3)

Esta es una pregunta perspicaz. Considere lo siguiente del artículo de Wikipedia " Partícula virtual ":

Como consecuencia de la incertidumbre de la mecánica cuántica, cualquier objeto o proceso que exista durante un tiempo limitado o en un volumen limitado no puede tener una energía o un momento definidos con precisión. Esta es la razón por la que las partículas virtuales, que existen solo temporalmente cuando se intercambian entre partículas ordinarias, no obedecen necesariamente a la relación masa-capa. Sin embargo, cuanto más tiempo existe una partícula virtual, más se adhiere a la relación masa-cáscara. Una partícula "virtual" que existe durante un tiempo arbitrariamente largo es simplemente una partícula ordinaria.

Sin embargo, todas las partículas tienen un tiempo de vida finito, ya que son creadas y eventualmente destruidas por algunos procesos. Como tal, no existe una distinción absoluta entre partículas "reales" y "virtuales". En la práctica, la vida útil de las partículas "ordinarias" es mucho más larga que la vida útil de las partículas virtuales que contribuyen a los procesos en la física de partículas y, como tal, es útil hacer la distinción.

Además, considere esto del artículo de Wikipedia " Campo cercano y lejano ":

En la visión cuántica de las interacciones electromagnéticas, los efectos de campo lejano son manifestaciones de fotones reales, mientras que los efectos de campo cercano se deben a una mezcla de fotones reales y virtuales. Los fotones virtuales que componen las fluctuaciones y señales de campo cercano tienen efectos de un alcance mucho más corto que los de los fotones reales.

Entonces, en la práctica, todos los fotones son virtuales ya que tienen una vida finita. Un fotón "real" es un ideal inalcanzable que representa el límite donde el tiempo de vida llega al infinito. Sin embargo, se vuelve útil aproximar los fotones como reales. Esto tiene el mismo espíritu que, digamos, aproximar una pieza de hierro a un cuerpo rígido.
@NowIGetToLearnWhatAHeadIs, vea esta pregunta: physics.stackexchange.com/questions/17087/slightly-off-shell y la respuesta de Ron: " La razón por la que la gente dice esto es porque todas las partículas que ve se absorben después de un tiempo finito, y la noción de en -shell es asintótica. El tiempo finito significa que en realidad son líneas internas en un diagrama, y ​​tan ligeramente fuera de shell. La matriz S exactamente en el shell es una cantidad asintótica, relevante solo en el límite holográfico " .
@AlfredCentauri: "Sin embargo, cuanto más tiempo existe una partícula virtual, más se adhiere a la relación masa-cáscara". El problema, con esta formulación, es que estamos mezclando espacio de posición y espacio de momento. Si observamos un propagador en el espacio de posiciones, obtenemos (más o menos) D ( X ) ∼ 1 X 2 . Entonces, la principal contribución a las amplitudes está alrededor X 2 = 0 . Pero no hay una restricción especial sobre las diferencias de tiempo, aquí X o . Solo indica que el principal aporte corresponde a X → 2 − ( X o ) 2 ∼ 0

La pregunta aquí realmente es: "¿Cuándo los fotones no son virtuales?". Como se explica en este artículo :

Una partícula virtual es aquella que ha tomado prestada energía del vacío, brillando brevemente a la existencia literalmente de la nada. Las partículas virtuales deben devolver la energía prestada rápidamente, desapareciendo en una escala de tiempo establecida por el principio de incertidumbre de Werner Heisenberg.

Entonces, para responder a su pregunta, un fotón intercambiado en rangos largos está fuera de la escala del principio de incertidumbre, por lo que el fotón intercambiado entre los dos electrones es real. Consulte también: http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle#Actual_and_virtual_particles_compared

La radio y similares se describen mejor mecánicamente cuánticamente en términos de estados coherentes del campo electromagnético. Estos estados no tienen un "número de fotones" definido, sino que son como una mezcla infinita de estados de osciladores armónicos que se comportan más como el electromagnetismo clásico.

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