El vacío cuántico y la aparición de partículas virtuales: un mundo microscópico sorprendente Hearst Magazines y Yahoo pueden obtener comisión o ingresos en algunos artículos a través de estos enlaces.
Aquí hay lo que aprenderás cuando leas esta historia: – Los vacíos aparentemente vacíos están realmente llenos de perturbaciones conocidas como partículas virtuales que son casi imposibles de detectar. – Las partículas virtuales desaparecen rápidamente, pero al chocar protones a velocidades ridículamente altas, los investigadores pudieron darles un impulso de energía para que duren más. – Una vez que se conglomeraron en partículas más grandes, el giro de las partículas virtuales permitió a los investigadores rastrearlas de regreso al vacío.
Si no hubiera planetas, estrellas, cometas, asteroides u otros desechos cósmicos volando alrededor, simplemente habría el vacío del espacio, una extensión infinita de nada. O al menos, parecería lógico pensar que el espacio está totalmente vacío en ausencia de materia, pero ¿y si ni siquiera un vacío es tan vacío como parece?
Bienvenido al vacío cuántico. Lo que parece ser un vacío total está realmente lleno de extrañas partículas subatómicas que escapan a la observación. Estas son partículas virtuales, no partículas reales de materia, sino perturbaciones en el vacío causadas por la presencia de otras partículas. Se materializan de la nada y son tan efímeras que desaparecen en pequeñas fracciones de segundo. Dado que las partículas virtuales no pueden ser observadas directamente, la única forma de detectarlas es a través de sus interacciones con otras partículas, que afectan propiedades medibles como la masa de la partícula y las fuerzas que se intercambian entre dos partículas. Las partículas virtuales son importantes para los científicos porque proporcionan una ventana a las fuerzas fundamentales del universo: las fuerzas nucleares fuertes y débiles y el electromagnetismo.
Estas extrañas partículas no son exactamente partículas, y no pueden ser observadas directamente, una paradoja arraigada en la mecánica cuántica. La relación de incertidumbre energía-tiempo, una consecuencia del famoso Principio de Incertidumbre de Werner Heisenberg, permite fluctuaciones fugaces en la energía, lo que significa que pares partícula-antipartícula pueden aparecer brevemente en existencia a partir del vacío antes de desvanecerse de nuevo. Utilizando el Colisionador de Iones Pesados Relativistas (RHIC) en el Laboratorio Nacional de Brookhaven en Long Island, un equipo de investigación liderado por el físico Zhoudunming Tu encontró evidencia de tales quarks virtuales y antiquarks: los bloques de construcción de protones y neutrones, al analizar las orientaciones de giro de las partículas, que revelaron firmas consistentes con su origen en las fluctuaciones del vacío.
«The vacuum is now understood to have a rich» – Instalación en el análisis. No es parte de la página
Al usar el RHIC, el equipo de Tu chocó protones entre sí a velocidades cercanas a las de la luz, liberando inmensas cantidades de energía en el proceso. Esa energía fue absorbida por pares de quarks-antiquarks virtuales, fluctuaciones fugaces que normalmente aparecen y desaparecen indetectadas en el vacío, transformándolos en partículas reales y detectables. Específicamente, las colisiones produjeron pares de quarks extraños y antiquarks extraños, que comparten la misma masa pero llevan cargas opuestas. Debido a que cada par se originó a partir de una sola fluctuación del vacío, el quark y el antiquark emergieron entrelazados cuánticamente, lo que significa que sus propiedades permanecieron correlacionadas sin importar cuán lejos viajaran.
