Sabemos que las ondas electromagnéticas vuelan a la velocidad de la luz, pero mi pregunta no es sobre ondas. Considere un electroimán muy fuerte que crea un campo sustancial a 3 metros de distancia. Luego enviamos un protón acelerado casi a la velocidad de la luz para que pase volando. El protón interactúa con el campo del imán y se desvía.
El campo es generado por los electrones en el alambre del electroimán. La interacción del protón con el campo es un intercambio cuántico de energía, cantidad de movimiento, etc. entre el protón y estos electrones. Si etiquetamos estos intercambios como "mediación de fotones virtuales" o no, no es realmente importante aquí. Mi pregunta es sobre la velocidad de estos intercambios.
¿Cuáles son las opiniones actuales sobre el momento de estos intercambios? ¿Son instantáneos o están limitados por la velocidad de la luz? Si fueran instantáneos, ¿no violarían la casualidad al transferir información y energía más rápido que la luz?
Si los intercambios ocurren a la velocidad de la luz, surgen varios problemas. Primero, los intercambios deben ser direccionales. Digamos, si un electrón en el cable emite "un fotón virtual" hacia el protón, entonces el protón estaría a 3 metros de esa posición cuando llegue "el fotón virtual". Entonces, los electrones tendrían que apuntar a la posición futura del protón para golpearlo. Esto no tiene sentido y probablemente sea una de las razones por las que el modelo de "partícula virtual" no está a favor. En segundo lugar, un fotón virtual tendría que existir durante un nanosegundo que limitaría severamente su energía según el principio de incertidumbre.
¿Puede alguien aclarar la física real detrás de las interacciones electromagnéticas desde el punto de vista del tiempo? Por física aquí me refiero a observables físicos, algo que podemos medir. El uso de campos cuánticos de probabilidades matemáticas está bien siempre que estén vinculados a valores observables.
Los fotones virtuales son principalmente un concepto matemático que se utiliza para facilitar algunos cálculos de interacción de partículas. No son físicamente reales, de ahí el nombre, pero a veces pueden ayudar a pensar en una interacción.
En cuanto a su electroimán, si el imán ya estaba encendido antes de que llegara el protón, entonces el campo ya existía y es estático, por lo que no importa cuándo llegue el protón. Para usar la imagen de fotones virtuales, un objeto crea un campo estático que lanza constantemente fotones virtuales en todas las direcciones, haya o no otro objeto para interceptarlos. Entonces, cuando el protón pasa por el imán, ya hay fotones virtuales allí para empujarlo hacia un lado.
Si el campo está inicialmente desactivado, debe activarse al menos segundos antes de que llegue el protón, donde es la distancia desde el electroimán hasta la trayectoria del protón a través del campo y es la velocidad de la luz. Cuando se enciende el electroimán, el campo que crea se establecerá en un punto después de un retraso debido a la velocidad de la luz.
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