Ist der Kraftträger des Magnetismus in einem gewöhnlichen Haushaltsmagneten ein Photon?

Ja – der Träger für jede elektromagnetische Wechselwirkung ist ein Photon. Einschließlich gewöhnlicher Magnete.

Sie könnten fragen: "Warum kann ich diese Photonen dann nicht sehen?" Nun, auch aus klassischer Sicht können die Photonen unterschiedliche Wellenlängen haben. Und beim Magneten hat man es mit wirklich großen Wellenlängen zu tun, während man Radiowellen nicht "sehen" kann. Wobei ich auch denke, dass man den Begriff "Wechselwirkungsträger" nicht einmal verwenden kann, ohne ohnehin im Kontext der Quantenfeldtheorie zu arbeiten.

Die schöne Antwort von Kostya verstärken, um Dirty Harrys Frage zu beantworten. Statische Kräfte, wie z. B. sich langsam bewegende Magnete, wie der von Ihnen erwähnte, beinhalten Photonen mit außergewöhnlich niedriger Energie . Da es sich also um masselose Photonen mit außergewöhnlich langer Wellenlänge handelt, lautet ihr technischer Name in der relativistischen Quantenfeldtheorie, wo der Trägerbegriff am nützlichsten ist "infrarote" Photonen .

In makroskopischen, klassischen Einstellungen fügen sie dem Bild nicht viel Intuition hinzu und, wie die Fragen nahelegen, verwirren sie die Landschaft eher, als dass sie sie erhellen. Trotzdem schließen sie sich nahtlos an unser Low Energy Small an$\hbar$, normalerweise nicht relativistische Welt.

Technisch gesehen ergibt die Infrarotgrenze der Amplitude der Teilchenwechselwirkungen auf Baumebene ("Born") das Coulomb-Potential, wie z. B. im Buch von Peskin und Schroeder (M. Peskin und D. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory , (4.127-4.136)) oder diese Antwort ; (für eine nr-Behandlung siehe diese Antwort hier ) und die zugehörigen Maxwell-Gleichungen und damit alle Phänomene, die die Frage in Betracht ziehen würde. Diese Amplituden sparen Energie und Impuls, außer für ultrakurze Zeiten, die hier nicht relevant sind, also nein, der Magnet verliert oder gewinnt nicht ständig Energie, indem er diese Nullenergie-Grenzphotonen emittiert und absorbiert, es sei denn, das Testobjekt bewegt sich ... unendlich Wellenlänge Photonen ... sie sind eine Grenze. Ein aufgewühltes Meer aus Nichts.

Nichtsdestotrotz informiert dieses Meer aus Nichts das sehr aktive und reaktionsschnelle Vakuum von QFT. Wenn sich jedoch der dem Magneten ausgesetzte Testkörper bewegt, ja, wird die Kraft in der Ferne von Gadzillionen solcher Photonen getragen, die dem Magneten Energie und Impuls entziehen und anisotrop und kollektiv formend auf das Objekt übertragen was wir als die klassische Kraft wahrnehmen.

Wohlgemerkt, auch in der nicht-relativistischen Quantenmechanik braucht man sie bei der Berechnung von Energiespektren meist nicht zu berücksichtigen, und man arbeitet mit einem semiklassischen Coulomb-Feld zB eines Atomkerns, dem 1/ r - Potential des Schrödingers Gl. Nur in subtilen Fällen relativistischer Korrekturen, wie der berühmten Lamb-Verschiebung (1947, die mit der Verwendung von QFT begann), würde man aufgrund dieses Bildes subtile Korrektureffekte auf Energieniveaus sehen.

Dennoch war das Glätten der Korrespondenzgrenze von QFT historisch so faszinierend, dass Feynman einem Studenten vorschlug, Planetenbewegungen durch (hypothetischen) masselosen Gravitonaustausch (es funktioniert tatsächlich!) In Newtons Gravitation, nicht EM, zu berechnen. (siehe WP-Artikel . )

Wie oben jedoch angedeutet, ist die Intuition bei delokalisierten ( λ ⟶∞) Entitäten wie diesen schwierig: Wenn Sie also glauben, die Abstoßung zweier Teilchen mit einer Metapher von zwei Booten beschreiben zu können, bei denen ein Boot einen Basketball auf das andere wirft, dann sind Sie es geraten in tiefe Ratlosigkeit, wenn man bedenkt, dass sich die beiden Boote auch gegenseitig anziehen könnten , durch den gleichen Austausch eines Basketballs!! Ich vermute, die klügste Einstellung ist, die Partikelmediation der QFT zu überlassen, wo sie geboren wurde und wo sie am besten funktioniert.