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As partículas subatómicas têm superfícies sólidas?

Não. As partículas subatómicas não são como nada que se experimente no mundo clássico. Em particular, elas não são mini-bolas de canhão ou planetas ou qualquer outra coisa.

Numa teoria de partículas quânticas, partículas elementares são pontuais. No entanto, estes pontos normalmente não têm um local classicamente definido, a menos que interajam com outras coisas (por exemplo, um instrumento) que os confine a um local. É por isso que, em vez de uma coordenada de posição, a localização da partícula é descrita pela sua função de onda, que basicamente fornece um campo de probabilidade, atribuindo a cada local do espaço uma probabilidade de encontrar a partícula nesse local.

Mas as teorias das partículas quânticas são, na verdade, inadequadas quando se trata de descrever partículas: elas têm dificuldade em lidar com a relatividade, e são especialmente incapazes de descrever a criação e a aniquilação de partículas (por exemplo, quando um electrão emite ou absorve um fotão.) É por isso que, paradoxalmente, a nossa melhor teoria das partículas não é de todo uma teoria das partículas: é a teoria de campo quântico.

Numa teoria de campo quântico, não há partículas, apenas campos sempre presentes. Por exemplo, existe o único e único campo eletromagnético. Mas este campo não pode estar apenas em qualquer estado. Sendo ele um campo quântico, suas excitações vêm em unidades definidas (quanta). São estas unidades de excitação que nós associamos ao conceito de partículas. Então veja, "partículas" não são realmente partículas de todo! Essas excitações, entretanto, podem estar confinadas a um pequeno volume, e nesse caso elas realmente exibem comportamento parecido com partículas (que pode ser visto, por exemplo, em colisões de partículas que podem traçar caminhos de partículas.)

Mas não importa como você olhe para ele, não há superfícies sólidas ou, de fato, outros comportamentos ou propriedades clássicas no mundo quântico. Nem tente imaginá-los... se o fizer, já está no caminho errado. Infelizmente, isto também significa que a intuição pode ser um obstáculo (ou pior ainda, pode ser grosseiramente enganadora) quando se trata do mundo quântico; para uma compreensão sólida, a matemática é infelizmente essencial.

De Shabbir Rosenthall

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