Il fotone virtuale: il mediatore dell’interzione tra elettroni

Due ragazzi sono disposti uno di fronte all’altro su due barche distinte, come in figura. Lo scambio del pallone provoca l’allontanamento delle barche, producendo il medesimo effetto di una forza repulsiva. Se, tuttavia, osservate la scena da molto lontano, non riuscirete a scorgere la palla passata di mano in mano e faticherete, quindi, a comprendere il motivo per cui le barche si siano allontanate.

E’ esattamente quello che avviene, secondo l’elettrodinamica quantistica (QED, dall’inglese “Quantum ElectroDynanics”), quando due elettroni collidono ad una velocità prossima a quella della luce. Dopo l’urto si muovono in direzioni differenti da quelle iniziali e questo cambiamento di direzione è dovuto allo scambio di una particella elettricamente neutra chiamata “fotone virtuale” che, emessa da uno dei due elettroni, viene assorbita dall’altro.

In altre parole, ogni forza a distanza tra due cariche elettriche non è altro che l’effetto dello scambio di un fotone, detto “mediatore” dell’interazione. Come lo scambio del pallone (il mediatore dell’interazione) fa allontanare le barche, così lo scambio del fotone causa un cambiamento del moto delle particelle coinvolte.