2018/09/19

La imposible soledad de las partículas


Las partículas clásicas se concebían como entes aislados e independientes, así se las podía estudiar y se conseguían reducir las estructuras complejas a la mínima expresión para tratar de entenderlas mejor. Sin embargo, las partículas cuánticas reales nunca están solas, siempre les 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 , la base de la mecánica cuántica, 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. La soledad y el aislamiento son imposibles en el mundo cuántico, todos las partículas se encuentran interconectadas, enlazadas. De hecho cuando dos o más partículas están en un estado especial de enlazamiento o coherencia forman, en cierta manera, un ente superior y diferente, pierden su propia individualidad (condensados de Bose-Einstein).

En el vacío cuántico continuamente se están creando y aniquilando partículas, que 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 anti partícula significa que una partícula real está atada físicamente al campo (al entorno) 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 teóricamente 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.

Fenómenos como la no-localidad y la coherencia cuántica nos dan una clave de algo que estamos pasando por alto. La realidad formada por realidades completamente separadas nos ha ayudado a avanzar, a establecer y asentar nuestras verdades científicas, pero quizás ha llegado el momento de considerar que la única forma de seguir adelante sea descartar esa desconexión, si queremos de verdad profundizar en la esencia de nuestro mundo.

Post de mi colaboración con Libro de notas

3 comentarios:

Theti dijo...

Gracias por este vistazo entre la vision clasica, y la cuantica de campos y particulas. Una pregunta, si las particulas son fromas excitadas de los campos, deberiamos poder ser capaces de determinar las caracteristicas de las particulas.

¿Porque el electron tiene 1.6e-19 coulombios?.
¿Porque su masa, es la que es?.

¿Porque un mismo campo, el electromagnetico, puede crear diferentes 'particulas' o formas excitadas de él?.

¿Que limita ese nº y forma de 'expresion' del campo?.

¿Son caracteristicas del propio vacio, de su malla, la que es la respuesta a estas preguntas?.

Gracias.

Theti dijo...

Te planteo un reto:

¿Puede en el universo existir algo que requiera una cantidad infinitaa de informacion, para ser conocido?

Como supongo sabes, incluso un agujero negro, su maxima capacidad de informacion, viene determinada por su superficie, dividida en trocitos de superficie de planck (Cada una con un '0', o un '1').

¿Puede existir algo que supere eso?.
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Yo, intuitivamente, digo que no.

Bien, pues coge un triangulo rectangulo de lados 1 y 1.....¿Cuanto mide la hipotenusa?, raiz cuadrad de 2.....

Irracional, por tanto, con infinita informacion dentro.

Como si coges una circunferencia , en el espacio nuestro, y ves su perimetro, y ves su diametro, los 'ves',,,,,,, Si el diametro es '1', en unidad de longitud, la circunferencia mide 'pi', irracional de nuevo.

La hipotenusa del triangulo rectangulo, el perimetro de la circunferencia de diametro = 1,,,,,,, Los 'ves', pero tu mente te dice que contienen infinita informacion.

¿Que esta pasando?.

Esto son griwtas que nos dicen que el espacio, NO puede ser continuo.

Pues elementos simples, contendrian infinita informacion.

Creo que es una via de entrada de la informacion, en la especificacion de lo que en realidad ES el espacio.

Aunque tal vez esto viene de nuestro sistema numerico, de nuestra teoria de numeros, que no es la unica que sabe tratar con el espacio. En otras, tal vez desaparezcan estas paradojas.

Espero que lo pienses, disfrutes, y pueda ser util para avanzar mas en la relacion informacion-numeros-espacio-tiempo...........

Saludos.

Gabriel dijo...

Excelente post, y la información esta explicada de una forma muy amena para el lector!! Te recomiendo un vistazo por este blog: http://quasartechsciencie.blogspot.com/2018/07/la-masa-de-los-neutrinos-un-misterio.html