¿Qué tipo de partículas pueden ser virtuales? ¿Solo los de la tabla del Modelo Estándar?

Los trabajos celebrados de los equipos de S. Savasta y RJ Schoelkopf demostraron que las partículas virtuales pueden tener efectos que pueden ser probados indirectamente. Véase, por ejemplo, el famoso artículo

L. Garziano et al., " Un solo fotón puede excitar simultáneamente dos o más átomos ", arXiv:1601.00886v2,

o,

R. Stassi et al., " Conversión espontánea de fotones virtuales a reales en el régimen de acoplamiento ultrafuerte ", arXiv:1210.2367v2

(Recomiendo leer estos artículos con mucha atención para comprender cómo los fotones virtuales influyeron en el resultado final. En el 1er artículo, la presencia de fotones virtuales en etapas intermedias - ver diagramas en la fig. 4 - es atestiguada por la frecuencia de las oscilaciones en figura 3. Ver las fórmulas (4), (5), (6) Recomiendo dejar de recitarque las partículas virtuales son solo una herramienta en los diagramas de Feynman. Las partículas virtuales también pueden aparecer en la realidad, en algunos experimentos, pero no pueden ser detectadas debido a su vida demasiado corta y diferentes problemas como la masa y otros. En el proceso descrito en la primera referencia, su presencia viola la conservación de la energía, por lo que no se pueden detectar estos estados intermedios, que son, por supuesto, muy cortos. Sin embargo, su presencia se puede deducir indirectamente de los cálculos, como en el (excelente) trabajo del equipo de Savasta - primera referencia).

Mi problema es que en estos trabajos solo se generan fotones virtuales. Mi pregunta es ¿qué otros tipos de partículas virtuales se conocen? Un colega me dijo que solo las partículas en la tabla del Modelo Estándar pueden aparecer como virtuales (por supuesto, con masa anormal u otras características anormales). ¿Es eso cierto? ¿Qué pasa con los protones virtuales o las partículas alfa virtuales?

Esto parece más una diatriba que una pregunta.
No estoy en contra de tratar de entender las partículas virtuales de manera intuitiva (ver mi pregunta aquí ), pero hacer una larga perorata sobre si son realmente reales es filosofía, no física. Un físico lo suficientemente cuidadoso ni siquiera llamaría real a una partícula ordinaria, incluso algo tan 'objetivo' como el número de partículas ordinarias difiere entre marcos de referencia. Todas son herramientas para comprender la realidad, no la realidad misma.
Y como herramienta para comprender la realidad, las partículas virtuales son absolutamente terribles la mayor parte del tiempo. Si no entiendes las matemáticas de QFT y lo imaginas como una mecánica de partículas puntuales donde las partículas virtuales son pequeñas bolas de billar, todo se desmorona. Te encuentras con montones de contradicciones. Incluso la conservación de energía no funciona. (De hecho, la noción de no conservación de energía en QM es solo una mentira conveniente que se les dice a los legos para preservar la imagen de partículas virtuales, no hay nada remotamente análogo en las matemáticas reales).
La única forma de usar el razonamiento de partículas virtuales es comprender realmente las matemáticas, hacer el cálculo de la manera habitual y luego cubrir el resultado con la intuición de partículas virtuales. Puede ver que eso es exactamente lo que sucede en los documentos que vinculó: nunca hay un "estado de partículas virtuales" o un "operador de partículas virtuales" en ninguna parte, es solo QFT estándar. Es por eso que pueden usar el razonamiento de partículas virtuales y salirse con la suya: porque realmente pueden hacer el cálculo.
@knzhou " haga el cálculo de la manera habitual y luego coloque la intuición de partículas virtuales alrededor del resultado ". No entiendo toda esta redacción y filosofía. Será mejor que leas con mucha atención los artículos, no los reinventes . nunca hay un "estado de partícula virtual" o un "operador de partícula virtual " . ¿Que dices? Especialmente en mi primera referencia, el resultado final no sería posible sin los estados intermedios que contienen fotones virtuales. Además, haga el esfuerzo de leer el hamiltoniano.
Leo las ecuaciones. No contienen partículas virtuales más que las QFT estándar. Si no está de acuerdo, señale una ecuación específica para justificar su afirmación, no un conjunto de palabras intuitivas.
@knzhou, por supuesto, toda la teoría de estos artículos es QFT y electrodinámica cuántica. No hay otras partículas virtuales que las que predice la 2ª cuantización. Pero, los efectos aquí son una consecuencia de la teoría de la perturbación, mire las ecuaciones (1) y (3) a (7) y lea las explicaciones sobre ellas. Ahora, mira los diagramas en la fig. 4. Verá que en los estados intermedios se viola la conservación de la energía, porque en estos estados aparecen fotones que salieron del vacío; consulte la teoría de la perturbación. Solo el estado final en cada diagrama tiene la misma energía que el estado inicial.

Respuestas (2)

Las partículas virtuales pueden ser cualquier tipo de partícula. Un buen ejemplo serían los piones virtuales. Las fuerzas nucleares se pueden modelar de forma sencilla mediante un potencial de intercambio de un pión.

Si las partículas virtuales solo pudieran ser partículas elementales, sería demasiado bueno para ser verdad. Entonces tendríamos una forma mágica de detectar la estructura en todas las escalas, porque las partículas compuestas se comportarían de manera diferente a las elementales, en todas las energías.

¿Viste algún artículo/trabajo hablando de átomos virtuales? Si es así, por favor hágamelo saber, estaría muy interesado.

Las partículas virtuales son una construcción matemática en los diagramas de Feynman. Llevan los números cuánticos de la partícula nombrada pero están fuera de la capa de masa, bajo una integración para el proceso examinado.

La partícula virtual es un polo en el propagador bajo la integración del estado inicial al final.

Primero aprendí las reglas de la teoría de campos de un modelo de física nuclear, con operadores de creación y aniquilación. Si puede definir una teoría de campo cuántico consistente para cualquier conjunto de partículas, esas partículas también pueden ser virtuales en los diagramas de Feynman para calcular cantidades medibles. Sin embargo, uno tiene que asegurarse de que el sistema sea consistente para que las matemáticas funcionen.

En el segundo documento que cita, no hay suficiente energía presente en la configuración para generar partículas reales con masas mayores que cero.
Querida @annav, me parece que NO LEÍSTE detenidamente el primer artículo. Lo leo con lápiz y papel, revisando cada fórmula. Mire, completé mi pregunta con explicaciones de cómo se puede ver que los fotones virtuales aparecieron en estados intermedios. Repito, es un artículo muy esclarecedor. En cuanto a las partículas virtuales, son fotones. ¿De qué masa > cero hablas en relación con el segundo artículo? Por favor, sé más claro. Les digo francamente, principalmente estoy preguntando sobre la posibilidad de átomos virtuales , no solo partículas elementales virtuales de la Tabla del Modelo Estándar.
Para todos : si se puede demostrar que existen átomos virtuales, incluso moléculas virtuales, eso ayudaría a aclarar uno de los problemas más graves de QM. Por eso hice mi pregunta, porque estoy lejos de estar convencido de que puedan aparecer partículas virtuales tan pesadas. La prueba de que pueden aparecer partículas virtuales pesadas sería un logro notable .
Sophia, la única prueba de la existencia de partículas virtuales es matemática. Si haces una teoría de campos en la que se pueden intercambiar átomos completos, serán virtuales, PERO DEBERÍA HABER SUFICIENTE ENERGÍA para convertir lo virtual en real. En este diagrama. Mira este diagrama de creación de parejas. i.stack.imgur.com/rnRys.gif El electrón virtual se vuelve real SI HAY SUFICIENTE ENERGÍA suministrada por la gamma entrante. En los enlaces que proporciona, la energía para convertir fotones virtuales en reales se proporciona durante la construcción de la configuración del experimento.
las partículas virtuales no son sólo esos diagramas de Feynman. Todas las criaturas que violan diferentes leyes de la física, no pueden ser detectadas y son de corta duración. Observe atentamente los diagramas de la fig. 4. Los fotones virtuales aparecen en estados intermedios entre el inicial y el final, y son idénticos al fotón REAL en estado inicial. Pero salieron del vacío. La energía de los estados intermedios difiere de la del estado inicial. Es por eso que estos estados se llaman virtuales: no se pueden detectar. Solo el estado final tiene la misma energía que el estado inicial.
No, están fuera de la capa de masa , es decir, los cuatro vectores que los representan tienen una masa variable a medida que las variables se integran sobre el propagador del polo de partículas. Como la masa no concuerda con la masa del fotón, no son REALES. No pueden salir del vacío a menos que las partículas REALES suministren algo de energía. Usted malinterpreta completamente el término "virtual" asignado a la función matemática con los números cuánticos de una partícula. La aparición "espontánea" de fotones reales toma la energía del estado preparado del experimento para volverse real.
Anna, no puedes discutir con los autores del artículo, con sus cálculos, con sus diagramas. Pero si quiere reinventar su artículo, negar experimentos realizados y resultados como los del equipo de Schoelkopf y otros, decir que todas estas personas malinterpretan la terminología, no tiene sentido continuar la discusión.
¿Dije que no entendieron? Digo que malinterpretas lo que es una partícula virtual. Una partícula virtual puede terminar como real, como muestra el gráfico de creación de pares que vinculé, dada suficiente energía en el sistema.
¿Leíste mis palabras de que acabo de citar a esos autores? ¿O solo lees lo que quieres seleccionar de mis palabras? De todos modos, para mí esta disputa inútil contigo ha terminado , buen día para ti.
La parte "espontánea" no contradice esto. Han bombeado energía en su configuración experimental, y se descompone "espontáneamente" en fotones reales.
Aquí no es un jardín de infantes, Anna. No perderé el tiempo discutiendo sobre una expresión. Veo que tiene una definición particular para "partículas virtuales", pero muchos científicos tienen una definición más amplia. Hice aquí una pregunta muy importante y puedo obtener información o no. En el segundo caso, no tengo tiempo. Eso es todo.
¿Qué tipo de partículas pueden ser virtuales? ¿Solo los de la tabla del Modelo Estándar?
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