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¿Cuál es la relación entre los fotones virtuales y los potenciales electromagnéticos?

Dado que:

1) los fotones virtuales median los campos de fuerza eléctricos y magnéticos

2) el campo magnético es el rizo del potencial vectorial magnético

3) el campo eléctrico es el gradiente negativo del potencial eléctrico escalar

¿Cómo entendemos los potenciales vectoriales y escalares en términos de fotones virtuales?

En concreto, me refiero a los campos de potencial magnético vectorial sin rizo y eléctrico escalar sin gradiente, en los que no hay ondas electromagnéticas ni fuerzas físicas.

Por ejemplo, ¿qué ocurre realmente fuera del solenoide en el experimento de Aharonov-Bohm que altera la fase del electrón que pasa? ¿Hay partículas virtuales implicadas? Esta pregunta me ha dejado perplejo porque sólo tengo un nivel de comprensión de la física. Gracias por cualquier ayuda.

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aquí es una excelente descripción de las partículas virtuales -en particular, por qué debemos NO pensar en ellos como partículas en absoluto.

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@FrankH: por fin una interesante descripción profana de las "partículas virtuales". (Gracias por el enlace)

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heathrow Puntos 25

Las nubes de fotones virtuales son responsables de los potenciales, no de los campos eléctricos y magnéticos, y esto es lo que hace que la explicación de las fuerzas en términos de intercambio de fotones sea algo difícil para un recién llegado. La propagación de los fotones no es invariante del gauge, y el gauge de Feynman es el habitual para conseguir que las fuerzas salgan del intercambio de partículas. En otro gauge útil, el de Dirac, los fotones son físicos, y la fuerza electrostática es instantánea.

Cuando se tiene un solenoide, los fotones son generados por las corrientes en el solenoide, y una carga que se mueve a través de esta nube virtual de fotones tiene una energía y un momento canónico alterados según la distribución de los fotones en cualquier punto del espacio. El efecto puede entenderse a partir de la forma corriente-corriente de la interacción:

$$ J^\mu(x) J^\nu(y) G_{\mu\nu}(x-y)$$

Donde G es la función de propagación, y la corriente J es la amplitud de la probabilidad de emitir/absorber un fotón. La función de propagación reproduce el potencial vectorial de una fuente J, ya que actúa sobre otra fuente J en otro punto.

No hay diferencia entre las fuentes clásicas que producen fotones y las corrientes clásicas que producen un potencial vectorial, son lo mismo. La descripción del campo eléctrico y magnético no es fundamental, y la dependencia gauge del propagador de fotones es algo con lo que hay que vivir.

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P-A Puntos 2026

Los potenciales eléctrico y magnético son las partes temporal y espacial, respectivamente, de un cuatro vector que desempeña el papel de conexión en una teoría gauge U(1). La conexión cuantizada proporciona la interpretación de lo que llamas "fotones virtuales" que median (en cierto sentido) las interacciones electromagnéticas. Sí, supongo que estos fotones virtuales son los responsables del efecto AB, pero los campos eléctricos y magnéticos asociados a estos fotones fuera de la región interna del solenoide nunca llegan a existir, es decir, nunca van "en cáscara". Esto significa que no se puede detectar ningún campo electromagnético físico en esa región.

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