Partícula elemental de campo magnético

El bosón de calibre asociado con el campo magnético es el fotón.

Los campos eléctricos y magnéticos son, en efecto, diferentes visiones de lo mismo, es decir, el campo electromagnético, y el bosón de calibre para el campo electromagnético es, por supuesto, el fotón.

Considere que está buscando una carga estática, que obviamente solo tiene un campo eléctrico estático. Pero ahora supongamos que me muevo en relación con esa carga. Esto significa que la carga se mueve con respecto a mí y una carga en movimiento genera un campo magnético. Entonces ves un campo eléctrico generado por la carga mientras yo veo un campo magnético. Es por eso que digo que los campos eléctrico y magnético son simplemente puntos de vista diferentes de la misma cosa.

Nota al pie : Veo que Lupus Liber ha agregado una respuesta que entra en más detalles sobre cómo los campos eléctricos y magnéticos son diferentes vistas del campo EM, y recomiendo leer su respuesta, aunque puede resultarle difícil. También podría estar interesado en leer las respuestas a ¿Existen realmente los fotones en un sentido físico o son solo un concepto útil como$i = \sqrt{-1}$? .

Hay una partícula que media en la interacción electromagnética: el fotón. En la versión cuántica del electromagnetismo (que es un ejemplo particular de una teoría cuántica de campos), está implícita la existencia de partículas bosónicas mediadoras para las fuerzas.

Puede valer la pena mencionar lo siguiente:

1. Decimos "electromagnético" (y no "eléctrico" o "magnético") porque esta es la única etiqueta invariante de Lorentz significativa para esta interacción: los campos magnéticos y eléctricos son solo bloques en el cuatro tensor de fuerza del campo electromagnético y, por lo tanto, son " rotados" entre sí bajo transformaciones de Lorentz. Esto significa que declaraciones como "${\bf E}\neq0$y${\bf B}=0$" son verdaderos solo en un marco de referencia particular. Esta es una afirmación de física clásica, que se mantiene incluso antes de cuantificar.

2. Por "fotón" nos referimos a un modo de onda plana cuantificado del campo. Tal modo tiene cuatro impulsos definidos. Tenga en cuenta, sin embargo, que no corresponde al caso de una configuración de campo clásica. Tal configuración puede construirse por superposición de ondas planas y de diferentes multiplicidades de modos, lo que corresponde en la teoría cuántica a estados con varios números de fotones y varios momentos.

3. Es útil redefinir qué es un fotón restando el valor esperado del campo en el estado fundamental (que se llama "vacío"), dadas las condiciones de contorno. Esta parte del "valor esperado de vacío" (VEV) obedecerá automáticamente las ecuaciones de movimiento clásicas (en el caso del electromagnetismo: Maxwell), y los fotones recién definidos son las fluctuaciones cuantificadas en la parte superior del VEV.

4. Detectar fotones: sí, esto está implícito, aunque es difícil de medir en la práctica. por ejemplo, un$e^+e^-$se puede producir un par. El par puede emitir fotones. Dado que cada una de estas emisiones tiene una baja probabilidad, debido a la debilidad de la interacción electromagnética ($\alpha\approx 1/137$), tales efectos cuánticos ocurren con probabilidades muy pequeñas, pero ciertamente son predichos por la electrodinámica cuántica. No sé sobre el estado experimental de esto.

Hace unos 40 años hubo una intensa búsqueda del monopolo magnético o magnetón. Si se encontrara, la teoría del campo electromagnético se volvería sustancialmente más compleja. Sin embargo, nunca se observó el monopolo magnético y la teoría se mantuvo sin cambios, como se describe en la respuesta de John Rennie.

Este artículo explica los detalles:

https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_monopole

Sin embargo, ha habido algunas afirmaciones sobre el descubrimiento del monopolo magnético. Estos resultados no han sido reproducidos por otros y por lo tanto no aceptados por el consenso científico:

https://piers.org/piersproceedings/download.php?file=cGllcnMyMDA5TW9zY293fDVQM18xODc5LnBkZnwwOTAyMTkwOTI1NTI=&usg=AFQjCNFskwO9f0QA02RMDujVLfsNg5B_XQ

Hoy en día, el nombre de "magnetón" se usa para describir las constantes físicas del momento magnético junto con otros conceptos creando así ambigüedad:

https://en.wikipedia.org/wiki/Magneton

¿Por qué otras fuerzas de campo como los campos magnéticos no tienen sus partículas elementales?

La fuente de los campos eléctricos son las cargas eléctricas. Entonces, las partículas subatómicas de electrones y protones son fuentes de campos eléctricos. Para observar un campo eléctrico, las cargas negativas y positivas deben separarse.

De alguna manera lo mismo se puede decir sobre los campos magnéticos. Las partículas subatómicas obedecen a un momento dipolar magnético. Esta es una propiedad intrínseca (que existe independientemente de algunas circunstancias) de estas partículas. Para observar un campo magnético, las partículas involucradas deben estar alineadas con sus momentos dipolares magnéticos.

Si uno considera que el campo magnético es un tipo especial de campo EM con un campo eléctrico de amplitud 0, ¿debe esperar detectar un fotón cuando coloca un detector de fotones cerca de un campo magnético?

En el caso de que un electrón se acerque a un núcleo podemos observar efectivamente la emisión de fotones. Otro ejemplo de emisión de fotones es la aceleración de electrones, que se observa mejor en una varilla de antena donde los electrones se aceleran de un lado a otro de la varilla. El hecho interesante es que si uno observa esta radiación desde una antena, la radiación se compone de un campo eléctrico y otro magnético. Entonces, un electrón, con su carga eléctrica y su momento dipolar magnético, emite radiación EM. Pero no serías capaz de detectar un fotón cerca de un campo eléctrico o magnético.

Para describir la interacción de campos eléctricos entre sí, campos magnéticos entre sí y cargas en movimiento en campos magnéticos, se utiliza la construcción de fotones virtuales. Cómo ocurre esta interacción en una vista más cercana no está en el enfoque de la física actual.