Baleiro e partículas virtuais

Achegándonos ao LHC

O primeiro que queremos indicar é que entramos nun terreo tremendamente delicado. Se xa falar da “materia ordinaria” (a que podemos medir e controlar) implica asumir a existencia de quarks e leptóns, de mecanismos de interacción entre estas partículas mediante campos cuánticos de forza, moito máis confuso, borroso e mesmo inintelixible é cando queremos abordar o baleiro (desde a perspectiva cuántica), e a existencia das chamadas “partículas virtuais”.

Estamos nos dominios da Teoría Cuántica de Campos, e fóra da linguaxe matemática, todos os intentos de expresar con palabras correntes o que está a acontecer, e, máis aínda, con ánimo divulgativo, implica inevitablemente caer en argumentacións e aproximacións forzadas, sempre incompletas, e, ás veces, mesmo erróneas.

Hai físicos que directamente se opoñen, por exemplo, a usar a terminoloxía de “partícula virtuais”. Entenden que o mellor e ser o máis fiel a teoría cuántica de campos e non consideralas como partículas en absoluto, senón perturbacións ou excitacións nun campo determinado (como o campo electromagnético ou gravitatorio) forzada pola presenza de partículas reais ou doutros campos.

Nós preferimos seguir o criterio de manter o termo “partícula virtual” porque desde a perspectiva divulgativa presentan máis vantaxes ca inconvenientes, e somos máis coherentes cos outros subapartados deste parte do traballo.

Nun campo clásico o estado de baleiro no contén nada, está “inerte” e non presenta ondas nin flutuacións. Porén, o estado de baleiro nun campo cuántico está continuamente flutuando con excitacións que aparecen e desaparecen, “as “partículas virtuais”, cumprindo a relación de incerteza de Heisenberg para a enerxía e a duración do proceso: Δt·ΔE ≥ ℏ. É dicir, a máis enerxía, ΔE, (ou masa, Δm) desas partículas virtuais que aparecen, menos tempo, Δt, "sobreviven", desaparecendo de inmediato.

Recreación de flutuaciones cuánticas (Tomado de IFLScience)

Polo tanto, o baleiro cuántico non é un lugar no que non haxa nada, só que as partículas, as flutuacións e a enerxía que hai son tan pequenas e efémeras que, por agora, resulta imposible extraelas ou transformalas, pero a súa “existencia” é incuestionable. Son protagonistas imprescindibles nas interaccións entre partículas ordinarias, como indicamos noutro subapartado cando falamos dos diagramas de Feynman, ou no establecemento da masa das partículas a través do campo de Higgs.

Ademais, hai experimentos baseados no chamado Efecto Casimir, que mostran a presenza destas flutuacións do baleiro cuántico, e na actualidade se está a levar a cabo un experimento en Hamburgo, utilizando o maior láser de Raios X do mundo (European XEFL), co propósito de rastrear de xeito moi preciso as flutuacións cuánticas do baleiro.

Por outra parte, na cosmoloxía actual acéptase que a maior parte da densidade de enerxía no universo está nunha forma descoñecida chamada “enerxía escura”. Crese que constitúe ao redor do 70% do contido do universo (a materia escura, materia invisible cuxa gravidade tira das galaxias, constitúe o 25%, e a materia normal só o 5%). Non se coñece aínda nin a súa orixe nin a súa natureza, pero postúlase que está relacionada coas flutuacións cuánticas do baleiro, e sería a responsable da repeler gravitacionalmente toda a materia; e, polo tanto, causante da expansión acelerada que se observa no universo. De ser certo, o destino final do noso mundo estaría nas mans destas fugaces e “fantasmais” partículas virtuais.

Podemos concluír este asunto dicindo que na física clásica o baleiro é un lugar inerte, inactivo e “aburrido”, pero na física cuántica o baleiro é un lugar ben dinámico, moi concorrido, e divertido.

AUTORES

Xabier Cid Vidal, Doctor en Física de Partículas (experimental) pola Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembroe de 2015. Estivo vencellado ao Depto de Física de Partículas da USC como becario "Juan de la Cierva", "Ramon y Cajal" (Spanish Postdoctoral Senior Grants), e Profesor Contratado Doutor.  Desde 2023 é Profesor Titular de Universidade nese Departamento (ORCID).

Ramon Cid Manzano, foi profesor de Fïsica y Química no IES de SAR (Santiago - España), e Profesor Asociado nol Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentais da Facultade de Educación da Universidad de Santiago (España), ata oseu retiro en 2020. É licenciado en Física, licenciado en Química, e Doutor pola Universidad de Santiago (USC).(ORCID).


CERN


CERN WEBSITE

CERN Directory

CERN Experimental Program

Theoretical physics (TH)

CERN Experimental Physics Department

CERN Scientific Committees

CERN Structure

CERN and the Environment

LHC


LHC

Detector CMS

Detector ATLAS

Detector ALICE

Detector LHCb

Detector TOTEM

Detector LHCf

Detector MoEDAL

Detector FASER

Detector SND@LHC

 


NOTA IMPORTANTE

Toda a Bibliografía que foi consultada para esta Sección está indicada na Sección de Referencias

 


© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO |

···