1r ciclo fotones y campo electroestático

[Julián]

Entiendo muy bien que es el campo eléctrico, y que es un fotón pero lo que no comprendo bien y déjenmelo expresarlo con esta imagen mental:
Tengo un sistema aislado en que sólo existen dos partículas, dos electrones de cargas ${q}_{ 1}$ y ${q}_{2 }$, separados a una distancia ${r}_{0 }$, supongamos que la es la carga 2 es la de muestra, entonces la carga 1 produce un campo eléctrico $\vec{E}= K \frac{{q}_{1 } }{{r}^{2 } }$ y acerco con velocidad constante la carga 2 y voy sintiendo la fuerza $\vec{{F}_{12 } }$
¿Acá no interviene ningún fotón? ya que alrededor de ambas cargas sólo existe un campo eléctrico estático.

Ahora, si yo acelero la carga 2 en dirección a la carga 1, aquí si se produce una onda electromagnética y esta fuerza es trasmitida por el fotón.

[pod]

Re: fotones y campo electroestático

La fuerza electromagnética se trasmite mediante lo que se llama fotones virtuales. La interacción electrostatica que comentas en la primera situación, las dos cargas no interactúan a distancia, sino que intercambian innumerables fotones virtuales, son los que transportan el momento y energía que las dos cargas intercambian.

Cuando una de las cargas sufre aceleración, algunos de los fotones dejan de ser virtuales (es una forma de hablar, es más complicados). Esa agrupación de fotones no virtuales es lo que llamamos onda electromagnética.

Esto no es exclusivo del electromagnetismo. Todas las interacciones siguen el mismo patrón, intercambiando alguna partícula virtual.

[arivasm]

Re: fotones y campo electroestático

Cuando una de las cargas sufre aceleración, algunos de los fotones dejan de ser virtuales (es una forma de hablar, es más complicados)

Hola pod, ¿podrías dar alguna pincelada sobre por dónde van los tiros de lo que nos dices, o alguna referencia para leer al respecto?. Gracias.

[Chusg]

Re: fotones y campo electroestático

Por lo visto no todos los físicos están de acuerdo con la interpretación de que las interacciones ocurren por intercambio de "partículas virtuales":

http://cuentos-cuanticos.com/2011/09...s-virtuales-1/

A mí se me escapan bastante estos temas, pero me da la impresión de que lo que cuentan ahí tiene bastante sentido y parece que el autor sabe de lo que habla.

Y para los que controlen inglés, una discusión interesante aquí:
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=302923

[pod]

Re: fotones y campo electroestático

Hola pod, ¿podrías dar alguna pincelada sobre por dónde van los tiros de lo que nos dices, o alguna referencia para leer al respecto?. Gracias.

http://www.xatakaciencia.com/fisica/...s-de-feynman-1

[arivasm]

Re: fotones y campo electroestático

Gracias pod, pero conozco bastante bien la referencia que me indicas (e incluso al autor, al menos virtualmente), y no me hago una idea de cuál es el "hilo del que debo tirar" para comprender (vía diagramas de Feynmann, por lo que veo) la conversión de fotones virtuales en reales en el caso de las partículas cargadas aceleradas.

Por cierto, recomiendo a todo el mundo la lectura de la serie de posts que indica pod, pues son excelentes!

[pod]

Re: fotones y campo electroestático

Gracias pod, pero conozco bastante bien la referencia que me indicas (e incluso al autor, al menos virtualmente), y no me hago una idea de cuál es el "hilo del que debo tirar" para comprender (vía diagramas de Feynmann, por lo que veo) la conversión de fotones virtuales en reales en el caso de las partículas cargadas aceleradas.

Siguiendo la nomenclatura de la referencia, una partícula virtual viene representada por una línea interna en un diagrama. Es decir, nace y muere en puntos de interacción, nunca llega al (ni proviene del) infinito. En el momento en que "nace" una partícula no sabemos si va a ser real o virtual. Si termina colisionando en otro punto de interacción, entonces será virtual. Sino, será real. Los fotones son fotones, igual si son virtuales o reales; lo único que si son internos a la interacción no tenemos acceso directo a sus propiedades, y por la regla de suma de caminos de Feynman tenemos que tener en cuenta todos los posibles de su momento y energía. Eso es lo que les da propiedades un poco "raritas" en algunas situaciones.

Así que, estrictamente hablando decir que "se convierte en real" es un abuso del lenguaje. Las dos partículas son iguales, sólo que una acaba por "salir del diagrama", y la otra no.

La principal dificultad en imaginarse estas cosas es que una carga no puede acelerarse porque si. ¿Cómo la aceleras? ¿Mediante un campo eléctrico generado por las placas de un condensador? A escala particular, los campos eléctricos no existen. El campo eléctrico no es más que la manifestación de la interacción de una ingente cantidad de fotones intercambiados entre la carga y los electrones y protones de las placas del condensador. Así que una imagen a nivel de partículas del asunto no puede contener únicamente la carga acelerada y los fotones reales que genera. Debe incluir las partículas de las placas del condensador y las interacciones mediadas por fotones (virtuales) entre ellas y la carga de prueba. No sólo eso, sino que las partículas de la placa también tienen mucha interacción entre si (sino, la placa perdería cohesión rápidamente).

Como ves, la complejidad es infinita, por eso este tipo de problemas nunca se analizan bajando a nivel de partículas. Al final, lo que nos importa a nosotros es que el resultado final de la interacción, a largo plazo (es decir, haciendo la "media ponderada" de las cuasi infinitas formas en que pueden producirse este tipo de interacciones) es que las partículas de signos opuestos deben atraerse, pero (de media) las partículas de las placas del condensador no pueden cambiar su momento ya que están sometidas a interacciones de cohesión. Sólo la carga de prueba puede, pero por conservación de la energía y el momento eso quiere decir que obligatoriamente deban salir fotones para compensar la variación del momento y energía total. ¿Cómo se crean? Pues igual que los fotones virtuales, simplemente "salen" del diagrama y llegan hasta el infinito.

Espero haberte ayudado algo, aunque supongo que no te habré solucionado la duda del todo. Tenemos formas rigurosas de ver como las teorías de más bajo nivel son equivalentes a las de mayor nivel (mediante renormalización e "integrar" grados de libertad, que a la práctica significa suponer que se toma la media entre todas las interacciones posibles). Pero explicarlo con palabras no es nada fácil, al menos para mí.

[arivasm]

Re: fotones y campo electroestático

Espero haberte ayudado algo, aunque supongo que no te habré solucionado la duda del todo. Tenemos formas rigurosas de ver como las teorías de más bajo nivel son equivalentes a las de mayor nivel (mediante renormalización e "integrar" grados de libertad, que a la práctica significa suponer que se toma la media entre todas las interacciones posibles). Pero explicarlo con palabras no es nada fácil, al menos para mí.

Claro que me has ayudado, y además en el nivel perfecto para mí. De hecho, si te pusieses a contarme como es la renormalización seguro que me causarías cierto grado de "subnormalización" (por incapacidad para seguirte!). Me ha quedado muy claro, perfecto para encajarlo con el enfoque y el nivel de la referencia de xataka.

[Chusg]

Re: fotones y campo electroestático

A ver si me entero de cómo va la interpretación esta de que las interacciones son "intercambio de partículas virtuales":

Pongamos una carga negativa y otra positiva cerca, inicialmente están en reposo, pero se atraen, de forma que un instante después ya tienen un cierto momento y se mueven una hacia la otra. ¿Esa atracción es un intercambio de fotones virtuales?. No me lo acabo de imaginar, no veo cual es la imagen mental que teneis de esto. El fotón virtual, ¿de qué carga a qué carga va?. Porque si es una partícula, podremos asignarle un momento y por tanto podremos decir si va de A a B o al revés. ¿O en cada interacción hay dos fotones?. No veo cómo la emisión de partículas que salen de una carga y van hacia la otra puede hacer que ambas cargas se acerquen, en todo caso parece que tendrían que separarse (por conservación del momento). Supongo que me lo estoy imaginando de una forma demasiado "clásica". Pero es que realmente no se cómo os lo imaginais vosotros.

Por otra parte me gustaría saber qué opina Pod (o cualquier otro entendido) sobre los argumentos que se dan en el primer enlace que ponía en mi anterior post. Y si no estais de acuerdo, en qué fallan esos argumentos.
Aunque probablemente no es una fuente demasiado fiable, el artículo de la wikipedia sobre los diagramas de Feynmann también dice algo que parece ir en la misma línea: "Cada diagrama de Feynman no tiene una interpretación física en sí mismo. Es solamente la suma infinita sobre todos los diagramas de Feynman posibles lo que da resultados físicos".

[arivasm]

Re: fotones y campo electroestático

Pongamos una carga negativa y otra positiva cerca, inicialmente están en reposo, pero se atraen, de forma que un instante después ya tienen un cierto momento y se mueven una hacia la otra. ¿Esa atracción es un intercambio de fotones virtuales?. No me lo acabo de imaginar, no veo cual es la imagen mental que teneis de esto...

Eso mismo me preguntaba yo antes. Pod me dio una buena explicación en este hilo (pero que requiere de ser digerida con calma).