Forçar portador - Force carrier

Em teoria quântica campo , transportadores de força ou partículas de mensageiro ou partículas intermediárias são partículas que dão origem a forças entre outras partículas. Essas partículas são feixes de energia (quanta) de um tipo particular de campo . Existe um tipo de campo para cada tipo de partícula elementar. Por exemplo, existe um campo eletromagnético cujos quanta são fótons. O conceito é especialmente importante na física de partículas, onde as partículas portadoras de força que medeiam as interações eletromagnéticas, fracas e fortes são chamadas de bósons de calibre .

Pontos de vista de partículas e campos

As teorias quânticas de campo descrevem a natureza em termos de campos . Cada campo tem uma descrição complementar como o conjunto de partículas de um determinado tipo. Uma força entre duas partículas pode ser descrita como a ação de um campo de força gerado por uma partícula na outra, ou em termos da troca de partículas portadoras de força virtuais entre elas.

A energia de uma onda em um campo (por exemplo, ondas eletromagnéticas no campo eletromagnético ) é quantizada e as excitações quânticas do campo podem ser interpretadas como partículas. O modelo padrão contém as seguintes partículas, cada uma das quais é uma excitação de um campo particular:

Além disso, as partículas compostas, como os mésons , bem como as quase-partículas , podem ser descritas como excitações de um campo efetivo .

A gravidade não faz parte do modelo padrão, mas acredita-se que pode haver partículas chamadas grávitons, que são as excitações das ondas gravitacionais . O status dessa partícula ainda é provisório, porque a teoria está incompleta e porque as interações de grávitons individuais podem ser muito fracas para serem detectadas.

Forças do ponto de vista da partícula

Um diagrama de Feynman de espalhamento entre dois elétrons pela emissão de um fóton virtual .

Quando uma partícula se espalha em outra, alterando sua trajetória, existem duas maneiras de pensar sobre o processo. Na imagem do campo, imaginamos que o campo gerado por uma partícula causou uma força na outra. Alternativamente, podemos imaginar uma partícula emitindo uma partícula virtual que é absorvida pela outra. A partícula virtual transfere momentum de uma partícula para a outra. Este ponto de vista da partícula é especialmente útil quando há um grande número de correções quânticas complicadas para o cálculo, uma vez que essas correções podem ser visualizadas como diagramas de Feynman contendo partículas virtuais adicionais.

Outro exemplo envolvendo partículas virtuais é o decaimento beta, onde um bóson W virtual é emitido por um nucleon e então decai para e ± e (anti) neutrino.

A descrição das forças em termos de partículas virtuais é limitada pela aplicabilidade da teoria de perturbação da qual ela é derivada. Em certas situações, como QCD de baixa energia e a descrição de estados vinculados , a teoria de perturbação falha.

História

O conceito de partículas mensageiras remonta ao século 18, quando o físico francês Charles Coulomb mostrou que a força eletrostática entre objetos eletricamente carregados segue uma lei semelhante à Lei da Gravitação de Newton . Com o tempo, essa relação ficou conhecida como lei de Coulomb . Em 1862, Hermann von Helmholtz descreveu um raio de luz como o "mais rápido de todos os mensageiros". Em 1905, Albert Einstein propôs a existência de uma partícula de luz em resposta à pergunta: "o que são quanta de luz?"

Em 1923, na Universidade de Washington em St. Louis , Arthur Holly Compton demonstrou um efeito agora conhecido como espalhamento Compton . Esse efeito só é explicável se a luz pode se comportar como um fluxo de partículas e convenceu a comunidade física da existência da partícula de luz de Einstein. Por fim, em 1926, um ano antes da publicação da teoria da mecânica quântica, Gilbert N. Lewis introduziu o termo " fóton ", que logo se tornou o nome da partícula de luz de Einstein. A partir daí, o conceito de partículas mensageiras se desenvolveu ainda mais, principalmente para portadores de força massiva (por exemplo, para o potencial Yukawa ).

Veja também

Referências