Estábamos hablando del extraño
carácter de las partículas “virtuales”, cuyo
intercambio entre las “reales” daría lugar a las interacciones.
El problema es que estas partículas mediadoras parecen no respetar
el sagrado principio de conservación de la energía.
La explicación/interpretación
usual invoca la relación E – t de Heisenberg de
la que hablamos en 4.2.3 (llamada a menudo “relación de indeterminación”):

Todas las partículas “reales”
están emitiendo continuamente partículas “virtuales”,
en aparente violación de la conservación de la energía.
Decimos aparente porque la energía de las partículas no
está definida más que dentro de un intervalo E
ligado a su duración
por la relación de Heisenberg.
Como las partículas virtuales deben ser
reabsorbidas en ese tiempo ,
no hay problema con la energía; al final el balance siempre cuadra.
Si la reabsorción es por parte de otra partícula real, entonces
ha tenido lugar una interacción. Estas partículas virtuales
son estrictamente indetectables como tales, cuando son absorbidas todo
ha vuelto a la normalidad y la ley sigue en pie.
De todo esto se obtiene además un premio
inesperado, se puede relacionar el alcance de las interacciones con la
masa de las partículas intermediarias. Veamos.
No todas las interacciones son iguales, evidentemente.
Para empezar cada interacción es producida por y afecta a (hay
simetría total) un atributo distinto de las partículas.
Por ejemplo, la interacción electromagnética está
ligada a la carga eléctrica, la gravitatoria a la masa –
energía, la antes llamada “fuerte” a la “carga
de color”,... Además, las diferentes interacciones tienen
distinta intensidad. Finalmente, desde hace muchos años se sabe,
por ejemplo, que las interacciones nucleares son de muy corto alcance,
limitado al núcleo, mientras que de las electromagnéticas
se puede decir que son de alcance infinito. En resumen:
Para estimar el alcance de una interacción
debida al intercambio de partículas de masa m, recordemos
que la relación entre su energía E y su duración
debe cumplir algo así
como E· ~ .
La mínima energía que puede tener una partícula es
su energía en reposo, E = mc2, con
lo que ~ /mc2.
El alcance estará relacionado con la distancia máxima que
pueda alcanzar en ese tiempo la partícula virtual. Como c,
la velocidad de la luz en el vacío, es el límite de las
velocidades posibles:
alcance = d ~ c
~ h/mc,
mayor cuanto menor sea la masa de la partícula mediadora e infinito
si m = 0.
Si ponemos para la interacción débil
un alcance, d ~ 10–18 m (y no 10–15
m como erróneamente se indica en la tabla anterior; gracias a Ramón
Cid por indicármelo), esperamos para su(s) partícula(s)
mediadora(s)
mc2 ~ c/d
~ 100 GeV.
Es (algo) más que una coincidencia
el que las partículas W y Z tengan masas de unos 80 y 90 GeV/c2,
respectivamente.
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