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Partícula elemental del campo magnético

Si la gravedad, una fuerza de campo, tiene una partícula elemental, el gravitón, ¿por qué otras fuerzas de campo como los campos magnéticos no tienen sus partículas elementales? Quiero decir, ¿por qué no hay un magnetón? O, ¿qué partícula elemental está asociada con el campo magnético? ¿Hay un bosón para el campo magnético?

Si uno considera que el campo magnético es un tipo especial de campo EM con un campo eléctrico de amplitud 0, entonces, ¿debe esperar detectar un fotón cuando coloca un detector de fotones cerca de un campo magnético?

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JRT Puntos 97

El bosón medidor asociado con el campo magnético es el fotón.

Los campos eléctricos y magnéticos son en efecto diferentes vistas de la misma cosa, es decir, el campo electromagnético, y el bosón indicador del campo electromagnético es por supuesto el fotón.

Considere que está viendo una carga estática, que obviamente tiene sólo un campo eléctrico estático. Pero ahora supongamos que me estoy moviendo en relación con esa carga. Esto significa que la carga se mueve en relación a mí, y una carga en movimiento genera un campo magnético. Así que tú ves un campo eléctrico generado por la carga mientras que yo veo un campo magnético. Por eso digo que los campos eléctricos y magnéticos son sólo diferentes puntos de vista de la misma cosa.

Nota al pie de página : Ya veo. Lupus Liber ha añadido una respuesta que entra en más detalles acerca de cómo los campos eléctricos y magnéticos son diferentes vistas del campo EM, y recomiendo la lectura de su respuesta, aunque puede ser difícil. También podría interesarte leer las respuestas a ¿Existen realmente los fotones en un sentido físico o son sólo un concepto útil como $i = \sqrt {-1}$ ? .

17voto

Lupus Liber Puntos 81

Hay una partícula que media la interacción electromagnética: el fotón. En la versión cuántica del electromagnetismo (que es un ejemplo particular de una teoría de campo cuántico), está implícita la existencia de partículas bosón mediadoras de fuerzas.

Cabe mencionar lo siguiente:

  1. Decimos "electromagnético" (y no "eléctrico" o "magnético") porque es la única etiqueta invariable de Lorentz significativa para esta interacción: Los campos magnéticos y eléctricos son sólo bloques en el campo electromagnético de cuatro tensores, y por lo tanto, son "girados" uno dentro del otro bajo las transformaciones de Lorentz. Esto significa que afirmaciones como " ${ \bf E} \neq0 $ y ${ \bf B}=0$ "son verdaderos sólo en un marco de referencia particular. Esta es una afirmación de la física clásica, que se mantiene incluso antes de la cuantificación.

  2. Por "fotón" nos referimos a un modo de onda plana cuantificada del campo. Tal modo tiene un momento decisivo. Nótese, sin embargo, que no corresponde al caso de una configuración de campo clásica. Dicha configuración puede construirse mediante la superposición de ondas planas y de diferentes multiplicidades de modos, lo que corresponde en la teoría cuántica a estados con varios números de fotones y varios momentos.

  3. Es útil redefinir lo que es un fotón restando el valor de expectativa del campo en el estado terrestre (que se denomina "vacío"), dadas las condiciones límites. Esta parte del "valor de expectativa del vacío" (VEV) obedecerá automáticamente a las clásicas (en el caso del electromagnetismo: las de Maxwell) ecuaciones de movimiento, y los fotones recién definidos son las fluctuaciones cuantificadas en la parte superior del VEV.

  4. Detección de fotones: sí, esto está implícito, aunque es prácticamente difícil de medir. Por ejemplo, un $e^+e^-$ se puede producir un par. El par puede emitir fotones. Dado que cada una de estas emisiones tiene una baja probabilidad, debido a la debilidad de la interacción electromagnética ( $ \alpha\approx 1/137$ ), tales efectos cuánticos ocurren con probabilidades muy pequeñas, pero ciertamente son predichos por la electrodinámica cuántica. No sé sobre el estado experimental de esto.

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Josh Russo Puntos 128

Hace unos 40 años hubo una intensa búsqueda del monopolo magnético o magnetón. Si se encontrara, la teoría del campo electromagnético se volvería sustancialmente más compleja. Sin embargo, el monopolo magnético nunca fue observado y la teoría permaneció sin cambios, como se describe en la respuesta de John Rennie.

Este artículo explica los detalles:

https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_monopole

Sin embargo, ha habido algunas afirmaciones sobre el descubrimiento del monopolo magnético. Estos resultados no han sido reproducidos por otros y por lo tanto no han sido aceptados por el consenso científico:

https://piers.org/piersproceedings/download.php?file=cGllcnMyMDA5TW9zY293fDVQM18xODc5LnBkZnwwOTAyMTkwOTI1NTI=&usg=AFQjCNFskwO9f0QA02RMDujVLfsNg5B_XQ

Hoy en día, el nombre de "magnetón" se utiliza para describir las constantes físicas del momento magnético junto con otros conceptos, creando así una ambigüedad:

https://en.wikipedia.org/wiki/Magneton

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Guest Puntos 1

¿por qué otras fuerzas de campo como los campos magnéticos no tienen sus partículas elementales?

La fuente de los campos eléctricos son las cargas eléctricas. Así que las partículas subatómicas de electrón y protón son fuentes de campos eléctricos. Para observar un campo eléctrico las cargas negativas y positivas deben ser separadas.

De alguna manera lo mismo se puede decir de los campos magnéticos. Las partículas subatómicas obedecen a un momento de dipolo magnético. Esta es una propiedad intrínseca (existente independientemente de algunas circunstancias) de estas partículas. Para observar un campo magnético las partículas involucradas tienen que estar alineadas con sus momentos dipolares magnéticos.

Si uno considera que el campo magnético es un tipo especial de campo EM con un campo eléctrico de amplitud 0, entonces, ¿debe esperar detectar un fotón cuando coloca un detector de fotones cerca de un campo magnético?

En el caso de que un electrón se aproxime a un núcleo, podemos observar la emisión de fotones. Otro ejemplo de emisión de fotones es la aceleración de electrones, que se observa mejor en una varilla de antena donde los electrones se aceleran hacia adelante y hacia atrás de la varilla. El hecho interesante es que si se observa esta radiación de una antena, la radiación está compuesta por un campo eléctrico y uno magnético. Así que un electrón, con su carga eléctrica y su momento dipolar magnético, emite radiación EM. Pero no sería capaz de detectar un fotón cerca de un campo eléctrico ni magnético.

A describe la interacción de los campos eléctricos entre sí, los campos magnéticos entre sí y las cargas en movimiento en los campos magnéticos se utiliza la construcción de fotones virtuales. Cómo se produce esta interacción en una visión más cercana no está en el foco de la física actual.

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