¿Qué partícula de fuerza media los campos eléctricos y los campos magnéticos?

¿Qué partícula de fuerza media los campos eléctricos y los campos magnéticos?

Fotones, como has sugerido.

1) ¿No significaría eso que una partícula cargada (por ejemplo, un electrón o incluso una molécula de H2O polarizada) estaría constantemente perdiendo energía al enviar fotones?

Debes describir este proceso en una teoría cuántica de campos . Los fotones virtuales emitidos por partículas cargadas son reabsorbidos en un tiempo consistente con el principio de incertidumbre . Por lo tanto, durante una cantidad finita de tiempo, la energía se conserva.

2) ¿No significaría eso que un campo eléctrico es inseparable de un campo magnético, ya que los fotones tienen ambos, y que uno no puede tener uno sin el otro?

Ya puede mostrar esto en el electromagnetismo clásico; consulte las ecuaciones de Maxwell .

3) ¿Sería posible, entonces, determinar la longitud de onda de los fotones que median el campo magnético? Si es así, ¿cuál es la longitud de onda? ¿Es aleatoria o constante?

La longitud de onda de un fotón está relacionada con su energía, que nuevamente está relacionada con el principio de incertidumbre. Cuanto más tiempo se toma prestado del vacío, menor es la energía del fotón, por lo que tiene una longitud de onda más larga. Por lo tanto, la longitud de onda de los fotones virtuales a grandes distancias de la fuente EM es mucho mayor que a distancias cortas.

4) ¿Cómo puede un fotón (que tiene momento) de una partícula con carga eléctrica a una partícula con carga opuesta hacer que estas partículas sean atraídas una hacia la otra, o cómo puede un campo magnético hacer que una partícula en movimiento cargada eléctricamente experimente una fuerza perpendicular a la fuente del campo magnético si una partícula con una masa distinta de cero que se mueve entre los dos es el mediador de esa fuerza?

Esto se vuelve menos intuitivo dependiendo de su experiencia. Richard Feynman introdujo un truco que ofrece una forma de imaginar el proceso. Imagine que el fotón se emite entre partículas de carga opuesta en el futuro y viaja 'hacia atrás en el tiempo'; por lo tanto, su impulso menos lo que realmente es. Esto se explica con buen detalle aquí .

Si se trata de "fotones virtuales", explique por qué funcionan de manera diferente a los fotones normales.

A diferencia de los fotones 'reales' (que tienen polarización transversal), los fotones virtuales tienen polarizaciones transversales y longitudinales. El cuatro vector de impulso de energía de los fotones virtuales y, en general, de todas las partículas virtuales, no es necesariamente 0: las partículas virtuales están fuera de la capa de masa . Esto significa que los fotones virtuales pueden tener una masa distinta de cero, lo que significa que también tienen un estado de polarización longitudinal. Es importante considerar la polarización adicional en sus cálculos.