Avanzado Polarización del Vacio

[Dromedarious]

Hola, no se si colocar aquí mi pregunta, yo soy ingeniero, no físico, y desde que me recibí estoy tratando de aprender fisica de manera autodidacta y haciendo una maestria en matemática. Tengo una especie de duda o confusión respecto de algo que he leído acerca de la polarización del vacio. He leido que la carga eléctrica así como puede polarizar un medio material al ser colocado en el campo eléctrico por ella creada también polariza el vacio, es decir que en el vacio continuamente aparecen y desaparecen particulas virtuales, ya sean fotones o pares electron-positron y como consecuencia de esto en un un dipolo la carga positiva se ve rodeada de una nube de particulas virtuales de signo opuesto y lo mismo ocurre con la carga negativa, luego ocurre que hay una transferencia de momento de una particula a otra y de esa manera se propaga la interacción o también el potencial, he leido algunos papers que dicen que se han hecho experimentos donde se quiso medir la velocidad de propagación del potencial y el resultado arrojó la velocidad de la luz, bueno, no entiendo el concepto que dice que la carga es infinita, lo mismo la carga de la nube de particulas virtuales y que la que uno mide es la diferencia entre esos dos valores así que les agradezco si me pueden indicar que puedo leer o secuencia de cosas leer para ir entendiendo estos conceptos. Otra dudas que me asaltaron son las siguientes, si existe un flujo de portadores virtuales entre las dos cargas de un dipolo, entonces hay una corriente eléctrica "virtual" circulando?, y por ejemplo si la transfiere momento a las particulas virtuales que la rodean y estas a las demás y así sucecivamente y así se propaga el potencial, entonces la carga puede contínuamente transmitir energía pero esta energía es "virtual"?, en ramas de la física mas avanzadas la energía puede ser que se defina de otra manera que la de "capacidad para realizar trabajo" porque en un campo estático creado por una carga no puedo decir que tengo energia potencial en un punto si no coloco un carga de prueba y la multiplico por el potencial en ese punto, sin embargo si tengo un flujo de portadores virtuales que está siempre fluyendo dado que el potencial se propaga a una velocidad finita.

[pod]

Re: Polarización del Vacio

Me parece que estás mezclando dos cosas. También me parece raro que marques el hilo como postgrado si no eres físico, ¿estás seguro que no prefieres marcarlo como divulgación?

Bueno, empezando por el principio, dos o más partículas no interaccionan de cualquier forma, sino que lo hacen según determinados vértices. Si pintamos la trayectoria de una partícula como una línea, donde se crucen dos o más lineas decimos que tenemos un vértice. Naturalmente, en un vértice confluyen tres líneas (si solo hubiera dos, sería una propagación normal de una partícula).

Pues bien, no todos los vértices son posibles. Por ejemplo, no hay ningún vértice que haga interaccionar dos fotones directamente, pero si hay un vértice que hace interaccionar dos electrones (uno entrante y otro saliente) y un fotón; el electrón sobrevive a la interacción pero su energía y velocidad han cambiado, mientras que el fotón es absorbido (o emitido, según se vea la interacción en un sentido o el otro en el tiempo).

Tú puedes construir interacciones más complicadas añadiendo varios vértices. Esto es lo que se llama un diagrama de Feynman. Seguro que su buscas en google verás muchos. En los diagramas de Feynman, hay líneas externas: las que entran serán las partículas originales que chocan, las que salen serán los resultados de la interacción; pueden ser las mismas pero con otra energía o partículas completamente diferentes. Y líneas externas, que comienzan y acaban en dos vértices diferentes; estas partículas sólo existen durante un tiempo muy breve, y se llaman virtuales.

Pues bien, sabiendo todo esto, ya podemos pasar a explicar lo que preguntas. Los diagramas de "polarización del vacío" son diagramas en que no hay ninguna línea externa; todas las líneas empiezan y terminan en vértices. Esto significa que no hay ninguna interacción con ninguna otra partícula, todas las partículas que aparecen, desaparecen sin dejar rastro. Por lo tanto, que haya o no una carga no tiene nada que ver, no afecta a este proceso. El diagrama más usual es simplemente un par electrón-positrón (en realidad, cualquier par partícula-antipartícula es posible, pero como el electrón es la partícula cargada más lijera es de los más probables), que se crean en un punto, vuelan cierta distancia hasta volverse a encontrar y desaparecer. Como un electrón y un positrón tienen cargas opuestas, esto tiene la pinta de un pequeño dipolo eléctrico temporal. Por eso se llama "polarización"; y como ocurre en el vacío, sin interferencia de ninguna otra partícula, "polarización del vacío".

Luego, está la interacción entre dos partículas cargadas. Pongamos, por ejemplo, dos electrones. En este caso tenemos una colisión elástica; los dos electrones que entran, salen. Por lo tanto, este será un diagrama de cuatro lineas externas. No hay ningún vértice donde confluyan cuatro lineas de electrones; pero si hay el vértice que comenté antes (dos electroens y un fotón). Por lo tanto, el diagrama más sencillo de este tipo consiste en los dos electrones intercambiando un fotón,

Dicho de otra forma, los electrones (y en general, cualquier par de cargas) interaccionan intercambiando fotones. Los fotones son partículas neutras, así que no hay ninguna corriente eléctrica.

Estos fotones virtuales son los que transmiten toda la información sobre la interacción electromagnética; en particular el potencial. Como los fotones (en promedio) se mueven a la velocidad de la luz, la información se mueve a la velocidad de la luz.

Todo es bastante más complicado que todo esto, pero como somera introducción supongo que te valdrá.

[carroza]

Re: Polarización del Vacio

Hola.

Una lectura muy recomendable, a nivel de un ingeniero es "Electrodinámica Cuántica" de Feynmann. Está en Alianza editorial, y merece la pena comprarlo.

Eso te explicará los conceptos a los que te ha introducido Pod.

[alshain]

Re: Polarización del Vacio

Y a nivel de divulgación para los que leen inglés está el gran libro "Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics", que recomiendo a cualquiera. No contiene fórmulas, pero trata estos detalles de forma profunda y amena, mostrando con elegancia la belleza de la teoría.

Un saludo.