Die Situation
Stellen Sie sich vor, wir platzieren zwei geladene Objekte sehr weit voneinander entfernt, wodurch sie im Wesentlichen Punktladungen erhalten. Wie wirkt die EM-Kraft zwischen den beiden Punktladungen zusammen, wenn virtuelle Photonen nicht über lange Zeiträume existieren können?
Was ich weiß
Gemäß der Teilchentheorie wird die EM-Kraft durch den Austausch virtueller Photonen „aktiviert“. Nach QM und Unsicherheitsprinzip: ΔE*Δt > h (ca.). Virtuelle Photonen können nur entstehen, wenn sie für sehr, sehr kurze Zeit existieren, da der Fehler in der Energie sehr groß wird und somit die Erhaltung von Masse und Energie nicht verletzt wird. Wenn wir die beiden Punktladungen sehr weit entfernt platzieren, wird die Zeitkomponente sehr groß, wodurch die Energiekomponente eine kleine Abweichung hat und sie auf eine bestimmte Energie eingrenzt.
Gedankenexperiment
Platzieren Sie zwei Punktladungen im Abstand von 1 Lichtjahr und geben Sie den beiden Punkten gleiche Ladungen, sodass die elektrostatische Gesamtkraft zwischen ihnen 1 Newton beträgt. Damit die Kraft ausgetauscht werden kann, müssen die „virtuellen Teilchen“ nun 1 Jahr leben (Δt = 3,15569e+7 Sekunden), wodurch jedes Photon eine ganz bestimmte Energie und damit eine ganz bestimmte Wellenlänge erhält. Wenn wir den Raum zwischen diesen beiden Objekten betrachten, werden wir Licht in dieser Leere sehen?
Alles zusammenbinden
Entschuldigung für den Textblock, aber so dachte ich an dieses Problem.
Also abschließend:
Kann die EM-Kraft durch echte Photonen und NICHT durch virtuelle Photonen ausgetauscht werden?
Können sich virtuelle Photonen in echte Photonen verwandeln?
Werden wir über große Entfernungen Strahlung von den Photonen sehen, die von der elektromagnetischen Kraft kommen?
Virtuelle Teilchen sind nicht real. Sie stammen, wie ich in vielen Antworten auf dieser Website gesagt habe, aus einer naiven Interpretation von Feynman-Diagrammen, die nicht als tatsächliche, genaue Beschreibung der Funktionsweise der Physik angesehen werden sollten.
Die eigentliche Beschreibung einer Wechselwirkung in der Quantenfeldtheorie ist komplizierter als „Photonen werden ausgetauscht“. Insbesondere "virtuelle Teilchen" sind störende "Objekte", da sie Linien in einem Feynman-Diagramm zugeordnet sind , die mnemonische Geräte sind, um sich daran zu erinnern, welche Integrale auf welche Weise zu nehmen sind. Sie sind nicht, wie eine Kraft in der Quantenfeldtheorie definiert ist, und nicht ihre grundlegende, exakte Art der Übertragung (so etwas gibt es nicht, weil der Quantenbegriff der Kraft nicht ohne weiteres mit dem klassischen Kraftbegriff verbunden werden kann) .
Dennoch können wir bei großen Reichweiten und niedrigen Energien den klassischen Elektromagnetismus und zum Beispiel das Coulombsche Gesetz aus der Quantenfeldtheorie (und insbesondere aus dem Diagramm, das bedeutet, dass "ein virtuelles Photon ausgetauscht wird") zurückgewinnen, wie ich kurz skizziere in dieser Antwort . Es ist also eigentlich durchaus möglich, auch auf große Distanzen von einem "Austausch virtueller Photonen" zu sprechen, wenn man auch auf kurze Distanzen davon spricht (ich würde davon abraten, diese Terminologie überhaupt zu verwenden). Aber das sind immer noch virtuelle Photonen, keine wirklichen Photonen, also werden Sie keine Strahlung sehen, weil nichts Erkennbares, soweit wir wissen, tatsächlich "ausgetauscht" wird. Echte Photonen vermitteln nicht die elektromagnetische Kraft, sie sind Licht .
Timäus