Какие силовые частицы опосредуют электрические поля и магнитные поля?

Какие силовые частицы опосредуют электрические поля и магнитные поля?

Фотоны, как вы предположили.

1) Не означает ли это, что заряженная частица (например, электрон или даже поляризованная молекула H2O) будет постоянно терять энергию из-за испускания фотонов?

Вы должны описать этот процесс в квантовой теории поля . Виртуальные фотоны, испускаемые заряженными частицами, повторно поглощаются за время, согласующееся с принципом неопределенности . Следовательно, в течение некоторого конечного промежутка времени энергия сохраняется.

2) Не означает ли это, что электрическое поле неотделимо от магнитного поля, как фотоны имеют и то и другое, и что одно не может быть без другого?

Вы уже можете показать это в классическом электромагнетизме — см . уравнения Максвелла .

3) Можно ли тогда определить длину волны фотонов, передающих магнитное поле? Если да, то какова длина волны - случайная или постоянная?

Длина волны фотона связана с его энергией, что опять-таки связано с принципом неопределенности. Чем больше время заимствовано у вакуума, тем меньше энергия фотона, поэтому он имеет большую длину волны. Следовательно, длина волны виртуальных фотонов на больших расстояниях от источника ЭМ намного больше, чем на малых расстояниях.

4) Как может фотон (имеющий импульс) от одной электрически заряженной частицы к противоположно заряженной частице заставить эти частицы притягиваться друг к другу, или как магнитное поле может заставить электрически заряженную движущуюся частицу испытывать силу, перпендикулярную источник магнитного поля, если частица с ненулевой массой, движущаяся между ними, является посредником этой силы?

Это становится менее интуитивным в зависимости от вашего фона. Ричард Фейнман представил трюк, который предлагает способ представить процесс. Представьте, что фотон испускается между частицами с противоположным зарядом в будущем и путешествует «назад во времени» — следовательно, его импульс минус минус то, что он есть на самом деле. Это подробно объясняется здесь .

Если речь идет о «виртуальных фотонах», объясните, почему они работают не так, как обычные фотоны.

В отличие от «настоящих» фотонов (имеющих поперечную поляризацию), виртуальные фотоны имеют как поперечную, так и продольную поляризацию. Четыре вектора энергии-импульса виртуальных фотонов и вообще всех виртуальных частиц не обязательно равны 0: виртуальные частицы находятся за пределами массовой оболочки . Это означает, что виртуальные фотоны могут иметь ненулевую массу, а значит, они также имеют состояние продольной поляризации. При расчетах важно учитывать дополнительную поляризацию.