Documentals no visibles degut al tancament de Megaupload

dimecres, 19 de setembre de 2012

Una de les moltes implicacions de la mecànica quàntica que afecten al món subatòmic és que les partícules poden manifestar-se en “real” o en “virtual”. Les partícules reals són aquelles que podem mesurar, les que utilitzem en els experiments. Un comptador Geiger detecta un fotó real. En canvi, les partícules virtuals sorgeixen de préstecs d’energia i desapareixen just després de crear-se. Tot i això, actualment es creu que la naturalesa d’aquestes últimes podria estar relacionada amb la de les partícules missatgeres, aquelles que transmeten les forces d’acció a distància.

Les partícules virtuals

Les partícules virtuals són una determinada quantitat d’energia empaquetada (partícula) que existeixen durant un lapsus de temps molt curt. La curta esperança de vida de cada partícula ve determinada pel Principi d’Incertesa de Heisenberg, que diu que el producte de l’energia prestada i la duració del préstec ha de ser major que la constant de Planck dividida per dues vegades pi. Aquest “préstec d’energia” , que es pot extreure del buit, es retorna per tal de no violar el principi de conservació de l’energia, i a mesura que el préstec és més gran, el temps de vida per a la partícula virtual és més breu, la qual cosa significa que les variables “préstec” i “temps” són inversament proporcionals. Així doncs, aquestes partícules existeixen durant un període de temps tan curt que el principi d’incertesa ens prohibeix observar-les.

Les partícules virtuals són fruït de la permissivitat de la teoria quàntica, que permet crear partícules si s’obté l’energia necessària per fer-ho. Gran part de la comunitat científica és propensa a tenir en consideració les partícules virtuals perquè, tot i que no podem observa-les, la seva existència permetria explicar certs fenòmens, com per exemple, que són capaces d’influir en la matèria real. No obstant, els canvis que originen pràcticament no es poden detectar, motiu que impulsa la lluita per fer més precises les observacions.

De quina manera poden influir les partícules virtuals en la matèria real?

Parella de partícules matèria-antimatèria

Un fotó virtual, que es pot trobar orbitant al voltant d’un electró, és capaç de dissoldre’s i originar un positró (e+) i un electró (e-), sempre i quan la suma de l’energia d’ambdós sigui igual a la del fotó. Com que el que s’ha format és una partícula de matèria i l’equivalent en antimatèria, ambdós corpuscles s’aniquilen mútuament. Fruït d’aquest alliberament d’energia es crea un fotó l’energia del qual és igual a la suma de l’energia de la parella de partícules matèria-antimatèria. Aquest fotó serà capaç de dissoldre’s en uns altres positrons i electrons, i aquests d’originar un altre fotó, i així, successivament. D’aquesta manera, sense vulnerar les lleis físiques, un fotó virtual és capaç d’influir en les propietats d’un electró real.

Partícules missatgeres

El Model Estàndard descriu les forces fonamentals (electromagnètica, nuclear forta, dèbil i gravitatòria) com un conjunt d’interaccions que es donen en un camp. El concepte de camp fa referència a una quantitat física associada a cada punt de l’espai. Un camp elèctric, per exemple, és la regió d’espai creada per una càrrega elèctrica on serà capaç d’interaccionar amb un cos de naturalesa elèctrica. Els camps van ser introduïts per explicar el funcionament de l’acció a distància.

Segons el Model Estàndard, els cossos interaccionen en un camp mitjançant l’emissió i la recepció de partícules que anomenen amb el nom de partícules missatges o portadores. Cadascuna de les quatre forces que contempla el Model Estàndard té associada una partícula portadora característica.

Partícules missatgeres associades a cada força

  • Els fotons són portadors de la força electromagnètica.
  • Els gluons són portadors de la força nuclear forta.
  • Els bosons W i Z són portadors de la força nuclear dèbil.
  • Els gravitons podrien ser els portadors de la força gravitatòria. Encara estan per descobrir. 
Tot i que els gravitons encara no s’han observat, els físics teòrics han predit certes propietats que aquests “paquets mínims” de la força gravitatòria deuen tenir. 
Els constituents mínims de cada camp transporten el missatge adequat per fer viable la interacció entre cossos. Mirem-nos-ho amb els fotons: quan dues càrregues elèctriques es repelen comparteixen fotons amb el missatge de no atreure’s, mentre que l’atracció es produeix quan el missatge és el de fer-ho. El comportament de la resta de partícules missatgeres és anàleg en cadascuna de les forces que transmet.

Es creu que les partícules missatgeres són, en la majoria dels casos, partícules virtuals, ja que romanen ocultes en el sistema on interactuen. Un electró pot emetre un fotó virtual que desencadeni una sèrie d’esdeveniments que el connectin amb les partícules carregades que existeixin.

1.La força nuclear forta és la que manté els protons i els neutrons en el nucli.
2.Els bosons són un dels dos tipus elementals de partícules (l’altre són els fermions).
3.La força nuclear dèbil explica la radioactivitat i la desintegració beta.

0 comentaris:

Publica un comentari