Виртуальные частицы – короткоживущие ненаблюдаемые частицы, возникающие в вакууме и при столкновениях или распадах частиц . При столкновениях и распадах частиц виртуальные частицы играют роль переносчиков взаимодействий. Взаимодействия и взаимные превращения частиц в квантовой теории описываются как рождение или поглощение свободной частицей виртуальных частиц. Так, например, электрон рождает и поглощает виртуальные фотоны.

    Два простейших процесса с участием виртуальных частиц показаны на рисунке. Виртуальными частицами слева являются электрон, позитрон и фотон. Они одновременно рождаются в вакууме в левом узле и затем исчезают в правом. Рисунок справа иллюстрирует взаимодействие двух реальных электронов посредством обмена виртуальным фотоном, играющим роль переносчика электромагнитного взаимодействия.
    Появление любой виртуальной частицы нарушает закон сохранения энергии на некую величину ΔЕ, однако, такие нарушения допускаются квантовой механикой в течение интервалов времени Δt, разрешённых соотношением неопределённостей
ΔЕΔt > ћ (ћ = h/2π, h – постоянная Планка). В течение интервалов времени Δt < ћ/ΔЕ эти нарушения принципиально ненаблюдаемы, как ненаблюдаемы и сами промежуточные частицы, называемые, поэтому, виртуальными. В момент исчезновения (поглощения) виртуальной частицы баланс энергий восстанавливается.
    Для виртуальной частицы не выполняется соотношение специальной теории относительности между полной энергией Е, импульсом и массой m: E² = p²c² + m²c⁴. Так, виртуальный фотон может иметь нулевой импульс, т.е. покоиться, что исключено для наблюдаемого фотона. На испускании и поглощении виртуальных частиц основаны практически все физические процессы происходящие при высоких энергиях и на масштабах расстояний <10^-8 см.

См. также

• Механизм взаимодействия частиц
• Диаграммы Фейнмана
• Диаграммы Фейнмана
• Кварки в ядрах