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Partículas virtuales (y III)

Partículas virtuales (y III)
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Como íbamos diciendo, en una partícula virtual las relaciones que normalmente existen entre las magnitudes físicas de cualquier partícula no tienen por qué cumplirse. En particular, nos interesan dos magnitudes, que seguro que conocéis de sobras: energía y momento.

Normalmente, hay una sóla ecuación que relaciona esas dos variables y la masa de la partícula, E2 = m2 c4+c2p2. Eso quiere decir que, dado el valor una variable, automáticamente podemos saber la otra simplemente resolviendo la ecuación.

Sin embargo, debido a todo lo que hemos dicho, las partículas virtuales no respetan esta relación. La masa no puede cambiar, porque es una característica intrínseca de la partícula; pero en una partícula virtual la energía y el momento tienen valores raros, que como dijimos se obtienen haciendo media sobre los estados base. No cumplen la relación normal.

Hay que dejar claro que lo dicho no significa una violación en las leyes de conservación de la energía y del momento. Si uno suma la energía de todas las partículas que existen en un determinado momento, virtuales o no, siempre obtiene el mismo valor, la energía se sigue conservando. Y lo mismo para el momento. La única diferencia es que la relación que se suele cumplir entre ambas variables se ha roto, pero por separado ambas se conservan, como debe ser.

Que no se cumpla esa ecuacioncita de aspecto tan inocente es sumamente importante, ya que se utiliza para demostrar gran cantidad de fenómenos físicos.

Por ejemplo, seguramente habréis oído muchas veces que nada puede salir de un agujero negro. Ni siquiera la luz. Pues bien, para demostrarlo, es necesario usar la ecuación que relaciona la energía y el momento de una partícula (además de otras muchas cosas).

Pues bien, como hemos ido diciendo, las partículas virtuales violan esa ecuación. Y, por lo tanto, la ley de los agujeros negros no se cumple para ellas. Digamoslo claramente: las partículas virtuales pueden salir del agujero negro.

Esto es muy importante, porque dentro del agujero negro puede que haya masa y carga eléctrica neta. Las partículas virtuales se encargan de transmitir las fuerzas gravitatoria y electrostática; si no pudieran salir del agujero negro, entonces este tipo de fuerzas quedarían confinados dentro del agujero negro. Fuera de él no se sentirían los efectos gravitatorios (ni eléctricos), la cual cosa sería ridícula ya que vendría a ser lo mismo que la masa y la carga directamente desapareciera del espacio tiempo, violando leyes de conservación fundamentales.

Como veis, las partículas virtuales no son tan inocentes como parecía. Es más, suenan de lo más esotérico. Pero resulta que funcionan. Utilizándolas como parte de los famosos diagramas de Fenyman se han conseguido desarrollar los experimentos más impresionantes de toda la historia científica, como el LHC.

Foto | Fermilab

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