As partículas "sinten" unha forza debido á presenza doutra partícula que posúe unha mesma clase de carga.

Esta carga é unha propiedade das partículas que determina a intensidade e a participación no proceso de interacción. Unha partícula con carga eléctrica ten interacción electromagnética; unha con carga forte (ou carga de color) terá interacción forte, se ten carga feble (isospin ou hipercarga) ten interacción feble, e finalmente se ten carga inercial (masa) determina a interacción gravitatoria.

ΔE·Δt ~ ℏ ⇒ ΔE~ ℏ/Δt ⇒ Δm·c²~ ℏ/Δt

Δm ~ ℏ/(Δt·c²)   (1)

Pode existir unha partícula con masa Δm mentres a súa duración non supere Δt.

O significado do Principio de Heisenberg a este respecto, pode expresarse dicindo que "algo" pode xurdir da "nada" se ese "algo" volve a ser "nada" despois dun moi breve lapso de tempo. Un intervalo demasiado curto para ser observado ese "algo". Estas micro-violacións da conservación da enerxía non só están permitidas senón que no baleiro continuamente pares partícula-antipartícula aparecen e se aniquilan. Aínda que esas partículas, chamadas con razónPARTÍCULAS VIRTUAIS, non poden ser observadas individuamente, a súa existencia é indiscutida. A figura mostra a interacción entre dous electróns "usando"un fotónirtual (diagrama de Feynman). v

En virtude da relación vista en (1), canto menos masa teña unha partícula virtual, máis tempo pode durar e viceversa. Así un fotón virtual ou un gravitón virtual como teñen masa nula poden durar un intervalo de tempo infinito, mentres que un protón ou un antiprotón virtuais durarán un tempo moi pequeno.

Para cada interacción hai unha partícula portadora da forza (un bosón) asociado cos excitacións do campo de forzas correspondente a esa interacción. Esas partículas portadoras son partículas virtuais que xurden do baleiro, como xa ten sido comentado anteriormente, de acordo co Principio de Heisenberg.

Os gluóns son as partículas portadoras da interacción forte, os fotóns son as portadoras da interacción electromagnética,  as W e Z "levan" a interacción feble, e os gravitóns están propostos como partículas portadoras da interacción gravitatoria.

Velaquí o exemplo da desintegración dun muón negativo nun electrón, nun antineutrino electrónico e un neutrino muónico, ao través dun bosón virtual W:

Como xa se indicou antes, en virtude de (1), as interaccións electromagnética e gravitatoria teñen alcance infinito porque as partículas portadoras desas interaccións (fotón e gravitón) teñen masa nula e por tanto duración infinita. Pola contra, as partículas portadoras dainteracción feble teñen unha enorme masa, de aí que o alcance desta interacción sexa moi curto (< 10^-15m). O caso da interacción forte é diferente debido ás peculariedades da carga de color (liberdade asintótica). 

Moi importante é non confundir a existencia das partículas reais -por exemplo, un fotón real emitido por un átomo excitado é perfectamente detectable- con esas mesmas partículas, perovirtuais, portadoras dunha determinada interacción e das que só sabemos a súa existencia pola presenza da propia interacción.

En relación coa interacción gravitatoria, a súa unificación coa teoría cuántica é un dos retos máis importantes da Física Fundamental.
Como sabemos, o neutrino pode ter tres configuracións fundamentais (flavors), que son eléctronica, muónica e taónica. Cual de esas copnfiguraciones se observa cambia segundo o neutrino se despraza, un estraño fenómeno coñecido como "oscilacións do neutrino". Este comportamiento cuántico é mantido miles de quilómetros ou máis, o que se coñece como coherencia cúantica.
Estas oscilacións do neutrino a altas enerxías poden ser usadas para estudar a estrutura do espazo-tempo e comprobar os principios fundamentais da física cuántica. Se o espazo-tempo ten unha descrición cuántica, agárdase que os neutrinos interaccionen coas fluctuacións desa métirica, desviándose da coherencia cuántica antes indicada. É decir, non se cumprirá a esperada oscilación na configuración a altas enerxías e longas distancias.

Image from ICECube Website

O IceCube Neutrino Observatory, situado próximo á Amundsen-Scott South Pole Station na Antártida, ten por obxectivo o estudo desas desviacións.

Máis aquí...