Как виртуальное фотонное облако создает дискретные силовые линии магнитного поля в стержневом магните?

Я думаю, что магнитное поле — это обмен виртуальными фотонами, постоянно поглощаемыми и испускаемыми электронами, грубо говоря.

Виртуальные частицы — это математическая конструкция, визуализированная диаграммами Фейнмана. Диаграммы Фейнмана являются культовым математическим методом представления пертурбативных разложений для решения конкретных взаимодействий между элементарными частицами . Виртуальными они называются потому, что имеют только квантовые числа обмениваемой частицы, а не массу. Четыре вектора, представляющие их, интегрируются в пределах взаимодействия и находятся вне массовой оболочки для названной частицы.

В этом случае виртуальный фотон представляет собой линию:

представляющие квантовые числа фотона. Наречие «постоянно» находится в математическом пространстве интегрирования. Если кто-то измеряет в определенный момент времени t, все интегрирование было выполнено для получения измерения

поэтому предположим, что установка не находится в полном вакууме, и у меня есть кусок стержневого магнита и несколько железных опилок, чтобы показать линии магнитного поля.

Возьмем более простую схему: вместо железных опилок возьмем одиночный атом с магнитным диполем. Диполь будет обмениваться виртуальными фотонами с атомами, создающими поле, и будет ориентироваться при минимальной энергии правильного направления вдоль " линия". Линия находится не в пространстве, это взаимодействие с магнитом, которое устанавливает ориентацию, которая показывает векторное направление магнитного поля. Я не смог найти для этого диаграмму фейнмана, потому что когда дело доходит до математики, это становится сложным, но грубо говоря, виртуальный фотон, которым обмениваются магнит и диполь со случайной ориентацией, поворачивает его в правильном направлении NS, испуская реальный фотон, который забирает лишнюю энергию и уравновешивает импульс и угловой момент.

Так являются ли линии магнитного поля следствием интерференционной картины виртуального фотона, если не тем, что происходит на самом деле?

Так что это взаимодействие, как всегда на квантовом уровне, а не интерференция.

Железные опилки состоят из множества диполей (не забывайте, что число Авогадро порядка 10^23), и возникает коллективное взаимодействие, которое ориентирует железные опилки в конфигурации с минимальной энергией.

Да, это правильно. Вы можете думать о магнитном поле как об обмене виртуальными фотонами. См. в учебнике Zee QFT хороший вывод о том, как обмен виртуальными частицами приводит к силе. Для макроскопических объектов, таких как стержневые магниты, описание КТП на самом деле не требуется, поскольку в большом N-пределе бозонные поля, такие как поля фотонов, хорошо аппроксимируются классическими уравнениями.