Prima di addentrarci in una spiegazione breve ed elementare della natura di queste speciali particelle occorre rispondere alla domanda: cos’è il vuoto?
Il vuoto nella meccanica classica era semplicemente il…nulla. Pure in questo ambito comunque non si raggiunge la condizione di vuoto perfetto, si ritiene che gran parte dello spazio intergalattico consista di un vuoto quasi perfetto, con un piccolo numero di molecole per metro cubo. Inoltre, anche supponendo che in una certa regione dello spazio fisico non ci fossero molecole, la presenza dei campi (gravitazionale, elettromagnetico, ecc.) comporterebbe comunque l’assenza di un vuoto completo in tale regione dello spazio.
Con l’avvento della meccanica quantistica poi il concetto di vuoto ha subito un ulteriore, duro colpo. Insomma il vuoto quantistico è tutt’altro che vuoto. Anche le regioni dello spazio apparentemente più vuote sono attraversate da fluttuazioni quantistiche, che producono la nascita di coppie di particelle. ad esempio un elettrone ed il suo “doppio” in antimateria, il positrone che si annichiliscono quasi istantaneamente. Una particella virtuale dunque esiste limitatamente, nello spazio o nel tempo, introducendo delle perturbazioni (o fluttuazioni quantistiche) nella posizione e nell’impulso di una particella reale, secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg. Le particelle virtuali obbediscono alle leggi di conservazione di energia, impulso, carica e momento angolare. A differenza delle particelle reali, le particelle virtuali non possono essere osservate direttamente ma possiamo notarne gli effetti. Secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg, queste particelle di altissima energia mediatrici di forza possono esistere, solo se hanno vita breve. Per questo non riusciamo ad osservarle.
