2007/11/09

Ellas, las partículas, nunca bailan solas

A toda partícula siempre le acompañan sus interacciones con los campos cuánticos, dentro de una bruma confusa de actividad sin fin: una especie de baile frenético que nunca cesa.



Por obra y gracia de la existencia del cuanto de acción, las partículas elementales como el electrón, ya no pueden considerarse como cosas aisladas. Ya no podemos pensar en un electrón independiente de sus interacciones, cuya fuerza y naturaleza se manifiestan por una especie de nube envolvente de partículas virtuales, que aparecen y desaparecen siempre que se cumpla que el producto de su energía por el tiempo de su existencia sea inferior al cuanto de acción h. Al fotón le ocurre lo mismo, nunca está solo, tiene también su nube de partículas virtuales. Toda partícula lleva sus interacciones con ella, dentro de una bruma confusa de actividad sin fin.

Lo esencial en esta actividad es la creación y aniquilación de partículas. Aún más, las partículas pueden tener todas las posibles energías y sus momentos relacionados. Para seguir la pista de lo que está pasando tenemos que especificar todos los estados dinámicos que una partícula dada puede tener y describir las tasas a las que una partícula es creada o aniquilada en un estado dado. Cuando hemos hecho eso tenemos un modelo teórico, algo a lo que llamamos campo cuántico. Existen, por ejemplo, los campos del fotón y del electrón-positrón (campo de Dirac).

La creación virtual de partícula y antipartícula significa que una partícula real está atada físicamente al campo y que nunca puede ser considerada como una entidad separada. Mientras que en los campos clásicos de la gravitación y del electromagnetismo se piensa que una región del espacio tiene propiedades especiales que influencian el movimiento del cuerpo de prueba, y hablamos de la fuerza que un cuerpo experimenta y de su energía potencial, en cada punto del campo, identificando necesariamente la fuente del mismo, en los campos cuánticos es diferente. Independientemente de la fuente, los campos se encuentran presentes por todas partes. Se manifiestan en la creación y aniquilación de partículas elementales, tanto reales como virtuales, en conformidad con las regla de la mecánica cuántica. Una partícula se ha de considerar teoricamente como una excitación del campo y, de ninguna manera, independiente de él.

El rasgo más curioso de los campos cuánticos es su incapacidad total para quedarse quietos. Como niños vigorosos siempre están zangoloteando, la serenidad, la calma o la inactividad reposada no son posibilidades para ellos. Por todas partes en el Universo, el campo electromagnético se encuentra ocupado creando de manera fantasmal fotones de la nada y casi tan ocupado aniquilándolos. De la misma forma, el campo de Dirac crea y aniquila, en forma demoníaca, pares electrón-positrón. Ningún lugar está libre de actividad: el vacío es extremadamente activo.

Dedico este post a Marta y a Marilia, el duo musical Ella baila sola. Lo último que se imaginan es que se ha utilizado el nombre artístico de su duo para ilustrar una propiedad fundamental de los campos cuánticos.

Algunas de sus canciones en You Tube.

5 comentarios:

satis dijo...

Hola Salvador,compre el libro que me recomendaste "el tejido del cosmos".Me gusto mucho,gracias.

satis dijo...

Espero con ansia y fe en la ciencia que se verifique la existencia: de otras dimensiones,la particula higgs, la supersimetria,el graviton;en el acelerador de Ginebra.Seria un gran paso hacia una mejor compresion de la realidad,y un incentivo para la totalidad fisicos ,matematicos y gente interesada en estos temas tan apasionantes.Se ganaria una batalla pero no la guerra.Gracias por tu blog.saludos

Salvador dijo...

Tenemos unos horizontes abiertos emocionantes: las dimensiones extras, la partícula de Higgs, supercuerdas... En los próximos años creo que todavía podremos vivir grandes descubrimientos.

Un saludo y gracias por leerme.

Anónimo dijo...

Hola tengo una duda...me pueden decir què intenta de explicar la torìa de las partìculas en movimento?

Salvador dijo...

Tal como se comenta en el post, el vacío lejos de ser algo estable y sin energía, por obra y gracia del cuanto de acción, reviste una actividad continua de creación y aniquilamiento de partículas. De energía que aparece y desaparece, siempre que el tiempo en que ocurre esto cumpla con el principio de incertidumbre para la energía. Todo esto hace imposible que cualquier partícula inmersa en el vacío cuántico permanezca quieta y estable.

Saludos.