Papabear schreef: ↑ma 04 apr 2022, 20:24
Maar verder staat een virtueel deeltje op hetzelfde ontologisch niveau als een reeel deeltje.
Nee, dat is onjuist.
Heel kort gezegd zijn die virtuele deeltjes of deeltje-antideeltje paren die spontaan ontstaan en weer annihileren niets meer dan een rekenhulpmiddel.
Je kunt bijvoorbeeld oneindig veel Feynman diagrammen (met oneindig veel virtuele deeltjes) maken voor dezelfde interactie tussen echte deeltjes, zie hier:
Waarin ook de "on shell particles" kort uitgelegd wordt, wat Flappelap benoemde (geloof ik).
Maar het gaat er dus om dat het eindresultaat hetzelfde is: de echte deeltjes (die we daadwerkelijk kunnen detecteren) die betrokken zijn bij iedere interactie qua inkomende en uitgaande deeltjes.
Het simpele, maar mooie voorbeeld wat Flappelap geeft over een stap van een meter delen door een hoeveelheid virtuele stapjes is hetzelfde principe.
..............
Verder voor de geïnteresseerde:
Iets dat samengaat met de kwantumveldentheorie - maar niet in de reguliere kwantummechanica - is dat het vacuüm zelf gepolariseerd kan worden: niet alleen elektrisch, maar onder elke kracht of interactie. Zelfs als er geen geladen bronnen zijn, kunnen we nog steeds vacuümpolarisatie hebben als gevolg van een extern veld, bijvoorbeeld gravitationele vacuüm polarizatie (wat weer een rol speelt bij Hawkingstraling).
Dit betekent niet dat de lege ruimte zelf vol met deeltjes is, maar eerder dat je kwantummechanische operators hebt, inclusief de operators voor "deeltjescreatie" en "deeltjesvernietiging", die continu op de vacuümtoestand inwerken. En dit .. wordt vaak gevisualiseerd met virtuele deeltjes: "paren van deeltjes en antideeltjes die in en uit het bestaan springen", maar dat deel is slechts een rekenhulpmiddel om te visualiseren wat er daadwerkelijk (voor zover we denken te weten) op kwantumniveau in de lege ruimte gebeurt.
Dit heeft echter wel waarneembare effecten. Één daarvan staat bekend als vacuüm dubbele breking (vacuum birefringence:
https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_polarization): het idee dat een sterk, extern veld ervoor kan zorgen dat dit type polarisatie de ruimte zelf leegmaakt. In de nabijheid van een neutronenster is dit het sterkst. In 2016 werd polarisatie van licht rond neutronensterren voor het eerst waargenomen, wat dit beeld bevestigt en een astrofysische voorspelling die helemaal teruggaat tot Heisenberg.
Maar goed een ander voorbeeld is het Casimir effect.
Het kwantumvacuüm (vacuüm energie) heeft dus duidelijk waarneembare effecten, op ~micron-schalen en astrofysisch op stellaire schalen. Dat betekent echter niet dat virtuele deeltjes fysisch echt zijn. Het betekent dat het gebruik van de rekentool van virtuele deeltjes in het vacuüm ons in staat stelt kwantitatieve voorspellingen te doen over hoe materie en energie zich gedragen als ze door lege ruimte gaan, en hoe lege ruimte verschillende eigenschappen krijgt wanneer externe velden of randvoorwaarden worden toegepast.
De deeltjes zijn echter niet echt, in die zin dat we er niet mee kunnen botsen of ermee kunnen interageren.
Als je echte deeltjes hebt - i.e. een niet-vacuümtoestand - dan vertellen dezelfde kwantumveldtheorietechnieken die je zou gebruiken om het kwantumvacuüm te berekenen je eigenlijk over echte, fysieke deeltjes (en antideeltjes) die in en uit kunnen springen bestaan.
We denken bijvoorbeeld aan een proton dat het bestaat uit drie quarks, bij elkaar gehouden door gluonen. Maar wanneer we hoogenergetische botsingen van deze protonen uitvoeren en hun binnenkant door diepe inelastische verstrooiing onderzoeken, vinden we eigenlijk allerlei extra deeltjes erin: extra quarks en antiquarks, een extreme dichtheid van gluonen, en zelfs leptonen en extra bosonen daarbinnen (je kunt een hele lezing geven over hoe de asymmetrie tussen materie en antimaterie heeft geleid tot het universum zoals die nu is).
In het vacuüm van de lege ruimte, welke randvoorwaarden je ook stelt of hoe sterk je externe velden ook zijn, je zult nooit in staat zijn om te verstrooien van wat zich in het kwantumvacuüm bevindt. Het kwantumvacuüm zelf zal echter echte, fysische effecten vertonen op materie en straling die er doorheen gaat. Het vacuüm wordt gepolariseerd, wat betekent dat het zijn eigen interne velden genereert, en die interne velden - niet alleen de externe - beïnvloeden de materie en straling die er doorheen gaat.
Er zijn echter zelf geen deeltjes om tegenaan te botsen of van te verstrooien. En dat maakt een virtueel deeltje m.i. overduidelijk een niet bestaand deeltje.
De effecten van het kwantumvacuüm zijn reëel; de virtuele deeltjesvisualisatie is nuttig, maar de deeltjes zelf zijn niet echt.
Alleen als je echte deeltjes in je ruimte hebt, kunnen de deeltjes die voortkomen uit interacties daadwerkelijk direct worden gedetecteerd, wat in zekere zin hun "echtheid" aangeeft. Onthoud dat de enige rechtvaardiging die we hebben om iets 'echt' te noemen, is dat we het kunnen detecteren en meten.
