Le interazioni fondamentali e le particelle virtuali nei campi quantistici

Quali sono le interazioni classiche e le particelle virtuali?

Nella concezione classica il campo gravitazionale e il campo elettromagnetico, che hanno come sorgenti, rispettivamente, le masse e le cariche elettriche, si propagano come onde nello spazio e agiscono su altre masse o cariche dopo averle raggiunte in un tempo non nullo.
Secondo questa teoria le interazioni avvengono attraverso lo scambio di particelle virtuali, cui sono attribuiti vari nomi che rispecchiano le loro proprietà:

• particelle di campo, dato che i campi quantizzati non si propagano come onde, ma sono efficacemente descritti da particelle viaggianti;

• bosoni intermedi, nome giustificato dal fatto che il numero quantico di spin di queste particelle, definite intermedie in quanto emesse e riassorbite dalle particelle interagenti, è intero e tutte le particelle a spin intero sono indicate come Bosoni (in onore del fisico indiano Bose che insieme a Einstein ne definì la distribuzione energetica e il comportamento statistico);

• quanti mediatori, nome che le qualifica come le entità che trasportano i quanti di energia scambiati nelle interazioni fra particelle.

Interazioni fondamentali e particelle di campo

Il motivo per cui queste particelle sono considerate virtuali è la brevità del-la loro esistenza. Come abbiamo già visto, le forze che si manifestano in natura sono classificate dai fisici in quattro interazioni fondamentali: gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole. Secondo la teoria dei campi, ogni interazione è mediata da una specifica particella di campo ed è caratterizzata da un raggio di azione inversamente proporzionale alla massa della particella stessa. Questo modo di concepire i processi elementari sorse inizialmente dallo studio dell'interazione elettromagnetica, poi fu esteso a quella nucleare forte e infine alle altre interazioni.