อนุภาคเสมือน เป็น อนุภาคชั่วคราวเชิงทฤษฎีที่แสดงลักษณะบางอย่างของอนุภาคธรรมดา ในขณะที่การดำรงอยู่ของมันถูกจำกัดด้วยหลักการความไม่แน่นอนซึ่งทำให้อนุภาคเสมือนสามารถเกิดขึ้นเองจากสุญญากาศในช่วงเวลาและพื้นที่สั้นๆ^{[ 1 ]}แนวคิดของอนุภาคเสมือนเกิดขึ้นในทฤษฎีการรบกวนของทฤษฎีสนามควอนตัม (QFT) ซึ่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคธรรมดาจะถูกอธิบายในแง่ของการแลกเปลี่ยนอนุภาคเสมือน กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคเสมือนสามารถอธิบายได้ด้วยแผนภาพที่เรียกว่าแผนภาพไฟน์แมนซึ่งอนุภาคเสมือนจะถูกแทนด้วยเส้นภายใน^{[ 2 ] [ 3 ]}

อนุภาคเสมือนไม่จำเป็นต้องมีมวลเท่ากับอนุภาคธรรมดาที่สอดคล้องกันเสมอไป แม้ว่ามันจะอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัม ไว้เสมอ ยิ่งคุณลักษณะของอนุภาคเสมือนใกล้เคียงกับอนุภาคธรรมดามากเท่าใด อนุภาคเสมือนก็จะยิ่งคงอยู่ได้นานขึ้นเท่านั้น อนุภาคเสมือนมีความสำคัญในฟิสิกส์ของกระบวนการหลายอย่าง รวมถึงการกระเจิงของอนุภาคและแรงแคสิเมียร์ในทฤษฎีสนามควอนตัม แรงต่างๆ เช่นแรงผลักหรือแรงดึงดูดทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างประจุสองตัว สามารถคิดได้ว่าเกิดจากการแลกเปลี่ยนโฟตอนเสมือนระหว่างประจุเหล่านั้น โฟตอนเสมือนเป็นอนุภาคแลกเปลี่ยนสำหรับการปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

คำศัพท์นี้มีความหมายค่อนข้างหลวมและคลุมเครือ^{[ 4 ]}เนื่องจากหมายถึงมุมมองที่ว่าโลกประกอบด้วย "อนุภาคจริง" "อนุภาคจริง" นั้นเข้าใจได้ดีกว่าว่าเป็นการกระตุ้นของสนามควอนตัมพื้นฐาน อนุภาคเสมือนก็เป็นการกระตุ้นของสนามพื้นฐานเช่นกัน แต่เป็น "ชั่วคราว" ในแง่ที่ว่าปรากฏในการคำนวณปฏิสัมพันธ์ แต่ไม่เคยปรากฏเป็นสถานะเชิงเส้นกำกับหรือดัชนีของเมทริกซ์การกระเจิงความแม่นยำและการใช้อนุภาคเสมือนในการคำนวณนั้นได้รับการกำหนดไว้อย่างมั่นคงแล้ว แต่เนื่องจากไม่สามารถตรวจจับได้ในการทดลอง การตัดสินใจว่าจะอธิบายอนุภาคเสมือนอย่างแม่นยำอย่างไรจึงเป็นหัวข้อถกเถียง^{[ 5 ]}แม้ว่าจะมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย แต่ก็ไม่ใช่คุณลักษณะที่จำเป็นของ QFT แต่เป็นเพียงความสะดวกทางคณิตศาสตร์ ดังที่แสดงให้เห็นโดยทฤษฎีสนามแลตติสซึ่งหลีกเลี่ยงการใช้แนวคิดนี้โดยสิ้นเชิง

แนวคิดของอนุภาคเสมือนเกิดขึ้นในทฤษฎีการรบกวนของทฤษฎีสนามควอนตัมซึ่งเป็นแผนการประมาณค่าที่ปฏิสัมพันธ์ (โดยพื้นฐานแล้วคือแรง) ระหว่างอนุภาคจริงจะถูกคำนวณในแง่ของการแลกเปลี่ยนอนุภาคเสมือน การคำนวณดังกล่าวมักจะดำเนินการโดยใช้การแสดงแบบแผนผังที่เรียกว่า แผนภาพไฟน์แมนซึ่งอนุภาคเสมือนปรากฏเป็นเส้นภายใน โดยการแสดงปฏิสัมพันธ์ในแง่ของการแลกเปลี่ยนอนุภาคเสมือนที่มีโมเมนตัมสี่มิติqโดยที่qกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างโมเมนตัมสี่มิติของอนุภาคที่เข้าและออกจากจุดปฏิสัมพันธ์ทั้งโมเมนตัมและพลังงานจะถูกอนุรักษ์ไว้ที่จุดปฏิสัมพันธ์ของแผนภาพไฟน์แมน^{[ 6 ] : 119}

อนุภาคเสมือนไม่ปฏิบัติตามความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและโมเมนตัมm ² c ⁴ = E ² − p ² c ² อย่างแม่นยำ พลังงานจลน์ของมันอาจไม่มีความสัมพันธ์ตามปกติกับความเร็วมันอาจเป็นลบได้^{[ 7 ] : 110} สิ่งนี้แสดงโดยวลีoff mass shell [ ^{6 ] : 119} แอมพลิจูดความน่าจะเป็นที่อนุภาคเสมือนจะมีอยู่มีแนวโน้มที่จะถูกหักล้างด้วยการรบกวนแบบทำลายล้างในระยะทางและเวลาที่ยาวขึ้น ผลที่ตามมาคือ โฟตอนจริงไม่มีมวลและมีสถานะโพลาไรเซชันเพียงสองสถานะ ในขณะที่โฟตอนเสมือนซึ่งมีมวลอย่างมีประสิทธิภาพจะมีสถานะโพลาไรเซชันสามสถานะ

การอุโมงค์ควอนตัมอาจถือได้ว่าเป็นปรากฏการณ์ของการแลกเปลี่ยนอนุภาคเสมือน^{[ 8 ] : 235} ช่วงของแรงที่อนุภาคเสมือนมีนั้นถูกจำกัดโดยหลักการความไม่แน่นอน ซึ่งถือว่าพลังงานและเวลาเป็นตัวแปรคู่ควบ ดังนั้นอนุภาคเสมือนที่มีมวลมากกว่าจึงมีช่วงที่จำกัดกว่า^{[ 9 ]}

เมื่อเขียนด้วยสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ตามปกติ ในสมการทางฟิสิกส์ จะไม่มีเครื่องหมายใดที่แสดงถึงความแตกต่างระหว่างอนุภาคเสมือนและอนุภาคจริง แอมพลิจูดของกระบวนการที่มีอนุภาคเสมือนจะรบกวนแอมพลิจูดของกระบวนการที่ไม่มีอนุภาคเสมือน ในขณะที่สำหรับอนุภาคจริง กรณีของการมีอยู่และการไม่มีอยู่จะไม่สอดคล้องกันและไม่รบกวนกันอีกต่อไป ในมุมมองของทฤษฎีสนามควอนตัม อนุภาคจริงถูกมองว่าเป็นการกระตุ้นที่ตรวจจับได้ของสนามควอนตัมพื้นฐาน อนุภาคเสมือนก็ถูกมองว่าเป็นการกระตุ้นของสนามพื้นฐานเช่นกัน แต่ปรากฏเป็นเพียงแรง ไม่ใช่อนุภาคที่ตรวจจับได้ พวกมันเป็น "ชั่วคราว" ในแง่ที่ว่ามันปรากฏในการคำนวณบางอย่าง แต่ไม่ถูกตรวจพบว่าเป็นอนุภาคเดี่ยว ดังนั้นในทางคณิตศาสตร์ พวกมันจึงไม่ปรากฏเป็นดัชนีของเมทริกซ์การกระเจิงซึ่งหมายความว่าพวกมันจะไม่ปรากฏเป็นอินพุตและเอาต์พุตที่สังเกตได้ของกระบวนการทางฟิสิกส์ที่กำลังจำลอง

แนวคิดเรื่องอนุภาคเสมือนปรากฏในฟิสิกส์สมัยใหม่ได้สองวิธีหลัก วิธีแรกคือปรากฏเป็นเทอมกลางในแผนภาพของไฟน์แมนกล่าวคือ เป็นเทอมในการคำนวณแบบรบกวน วิธีที่สองคือปรากฏเป็นเซตของสถานะอนันต์ที่จะนำมาบวกหรือรวมเข้าด้วยกันในการคำนวณผลแบบกึ่งไม่รบกวน ในกรณีหลังนี้ บางครั้งมีการกล่าวว่าอนุภาคเสมือนมีส่วนช่วยในกลไกที่เป็นตัวกลางของผล หรือว่าผลนั้นเกิดขึ้นผ่านอนุภาคเสมือน^{[ 6 ] : 118}

มีปรากฏการณ์ทางกายภาพที่สังเกตได้มากมายที่เกิดขึ้นในการปฏิสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคเสมือน สำหรับอนุภาคโบซอนิกที่แสดงมวลนิ่งเมื่อพวกมันเป็นอิสระและมีอยู่จริง การปฏิสัมพันธ์เสมือนนั้นมีลักษณะเฉพาะคือระยะการปฏิสัมพันธ์ของแรงที่เกิดจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคค่อนข้างสั้นการกักขังก็สามารถนำไปสู่ระยะสั้นได้เช่นกัน ตัวอย่างของการปฏิสัมพันธ์ระยะสั้นดังกล่าว ได้แก่ แรงที่แข็งแกร่งและแรงที่อ่อนแอ และโบซอนสนามที่เกี่ยวข้องกับแรงเหล่านั้น

สำหรับแรงโน้มถ่วงและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า มวลนิ่งเป็นศูนย์ของอนุภาคโบซอนที่เกี่ยวข้องทำให้แรงระยะไกลสามารถส่งผ่านได้โดยอนุภาคเสมือน อย่างไรก็ตาม ในกรณีของโฟตอน การถ่ายโอนพลังงานและข้อมูลโดยอนุภาคเสมือนเป็นปรากฏการณ์ระยะสั้น (เกิดขึ้นเฉพาะในระยะไม่กี่ความยาวคลื่นของการรบกวนสนามที่นำพาข้อมูลหรือพลังงานที่ถ่ายโอน) ตัวอย่างเช่น ดังจะเห็นได้ในระยะสั้นของผลกระทบแบบเหนี่ยวนำและแบบเก็บประจุใน บริเวณ ใกล้สนามของขดลวดและเสาอากาศ

ปฏิสัมพันธ์ของสนามบางอย่างที่อาจมองได้ในแง่ของอนุภาคเสมือน ได้แก่:

• แรงคูลอมบ์ (แรงไฟฟ้าสถิต) ระหว่างประจุไฟฟ้า เกิดจากการแลกเปลี่ยนโฟตอน เสมือน ในปริภูมิ 3 มิติแบบสมมาตร การแลกเปลี่ยนนี้ส่งผลให้แรงไฟฟ้าเป็นไปตามกฎกำลังสองผกผันเนื่องจากโฟตอนไม่มีมวล ศักย์คูลอมบ์จึงมีระยะอนันต์
• สนามแม่เหล็กที่ เกิดขึ้นระหว่าง ไดโพลแม่เหล็กเกิดจากการแลกเปลี่ยนโฟตอน เสมือน ในปริภูมิ 3 มิติแบบสมมาตร การแลกเปลี่ยนนี้ส่งผลให้แรงแม่เหล็กเป็นไปตามกฎกำลังสามผกผัน เนื่องจากโฟตอนไม่มีมวล ศักย์แม่เหล็กจึงมีระยะอนันต์ แม้ว่าระยะจะเป็นอนันต์ แต่ช่วงเวลาที่โฟตอนเสมือนสามารถดำรงอยู่ได้นั้นไม่ใช่อนันต์
• การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏการณ์นี้เป็นการถ่ายโอนพลังงานเข้าและออกจากขดลวดแม่เหล็กผ่านสนามแม่เหล็ก (แม่เหล็กไฟฟ้า) ที่เปลี่ยนแปลงไป
• แรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งระหว่างควาร์กเป็นผลมาจากการปฏิสัมพันธ์ของกลูออน เสมือน ส่วนที่เหลือของแรงนี้ที่อยู่นอกกลุ่มควาร์กสามตัว (นิวตรอนและโปรตอน) จะยึดนิวตรอนและโปรตอนไว้ด้วยกันในนิวเคลียส และเกิดจากเมซอนเสมือน เช่นเมซอนไพและเมซอนโร
• แรงนิวเคลียร์อ่อนเกิดจากการแลกเปลี่ยนโดยโบซอนเสมือน W และ Z
• การ ปล่อย โฟตอนออกมาเองโดยธรรมชาติระหว่างการสลายตัวของอะตอมหรือนิวเคลียสที่อยู่ในสถานะกระตุ้นนั้น การสลายตัวดังกล่าวถูกห้ามโดยกลศาสตร์ควอนตัมทั่วไป และต้องอาศัยการควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่ออธิบาย
• ปรากฏการณ์แคซิเมียร์คือปรากฏการณ์ที่สถานะพื้นฐานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบควอนตัมก่อให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างแผ่นโลหะที่เป็นกลางทางไฟฟ้าสองแผ่น
• แรงแวนเดอร์วาลส์ซึ่งส่วนหนึ่งเกิดจากปรากฏการณ์แคสิเมียร์ระหว่างอะตอมสองอะตอม
• การโพลาไรซ์สุญญากาศซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างคู่หรือการสลายตัวของสุญญากาศซึ่งเป็นการสร้างคู่ของอนุภาคและปฏิอนุภาค (เช่น อิเล็กตรอน-โพซิตรอน) ขึ้นเองโดยธรรมชาติ
• การเลื่อนตำแหน่งของระดับอะตอม แบบแลมบ์
• อิมพีแดนซ์ของพื้นที่ว่างซึ่งกำหนดอัตราส่วนระหว่างความแรงของสนามไฟฟ้า| E |และความแรงของสนามแม่เหล็ก| H | : Z ₀ = | E | / | H | . ^{[ 10 ]}
• สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียกว่าสนามใกล้ของเสาอากาศวิทยุ ซึ่งผลกระทบทางแม่เหล็กและไฟฟ้าของกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงในสายอากาศและผลกระทบจากประจุไฟฟ้าของตัวนำในสายอากาศ อาจเป็น (และโดยปกติจะเป็น) ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดใกล้แหล่งกำเนิด แต่ผลกระทบทั้งสองนี้เป็น ผลกระทบ แบบไดโพลซึ่งจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อระยะห่างจากเสาอากาศเพิ่มขึ้น มากกว่าอิทธิพลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า "ทั่วไป" ที่อยู่ "ไกล" จากแหล่งกำเนิด^{[ a ]}คลื่นสนามไกลเหล่านี้ ซึ่งE (ในขีดจำกัดของระยะทางไกล) เท่ากับcBประกอบด้วยโฟตอนจริง โฟตอนจริงและโฟตอนเสมือนจะผสมกันใกล้เสาอากาศ โดยโฟตอนเสมือนจะรับผิดชอบเฉพาะผลกระทบเหนี่ยวนำแม่เหล็ก "พิเศษ" และผลกระทบไดโพลไฟฟ้าชั่วคราว ซึ่งทำให้เกิดความไม่สมดุลระหว่างEและcBเมื่อระยะห่างจากเสาอากาศเพิ่มขึ้น ผลกระทบสนามใกล้ (ในรูปของสนามไดโพล) จะลดลงอย่างรวดเร็ว และมีเพียงผลกระทบ "การแผ่รังสี" ที่เกิดจากโฟตอนจริงเท่านั้นที่ยังคงเป็นผลกระทบสำคัญ แม้ว่าเอฟเฟกต์เสมือนจะขยายไปถึงอนันต์ ^แต่ความแรงของสนามจะลดลงตาม1/ r²แทนที่จะเป็นสนามของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ประกอบด้วยโฟตอนจริง ซึ่งจะลดลงตาม¹ / r ^{[ b} ] ^{[ c ]}

สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่มีผลคล้ายคลึงกันในฟิสิกส์ของของแข็งอันที่จริงแล้ว มักจะสามารถเข้าใจได้ง่ายขึ้นโดยการตรวจสอบกรณีเหล่านี้ ในสารกึ่งตัวนำ บทบาทของอิเล็กตรอน โพซิตรอน และโฟตอนในทฤษฎีสนามจะถูกแทนที่ด้วยอิเล็กตรอนในแถบนำไฟฟ้า โฮลในแถบวาเลนซ์และโฟนอนหรือการสั่นสะเทือนของโครงผลึก อนุภาคเสมือนอยู่ในสถานะเสมือนที่ แอม พลิจูดความน่าจะเป็นไม่ได้รับการอนุรักษ์ ตัวอย่างของโฟนอน โฟตอน และอิเล็กตรอนเสมือนระดับมหภาคในกรณีของกระบวนการอุโมงค์ได้รับการนำเสนอโดยGünter Nimtz ^{[ 11 ]}และ Alfons A. Stahlhofen ^{[ 12 ]}

การคำนวณแอมพลิจูดการกระเจิงในฟิสิกส์อนุภาคเชิง ทฤษฎี จำเป็นต้องใช้ปริพันธ์ขนาดใหญ่และซับซ้อนจำนวนมากเหนือตัวแปรจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ปริพันธ์เหล่านี้มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบ และสามารถแสดงได้ในรูปแผนภาพไฟน์แมนข้อดีของแผนภาพไฟน์แมนคือ ช่วยให้สามารถนำเสนอสูตรที่ซับซ้อนและนามธรรมได้อย่างง่ายดาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อดีส่วนหนึ่งคือ ขาที่ออกไปของแผนภาพไฟน์แมนสามารถเชื่อมโยงกับอนุภาคจริงที่มีสถานะออนเชลล์ได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมชาติที่จะเชื่อมโยงเส้นอื่นๆ ในแผนภาพกับอนุภาคเช่นกัน ซึ่งเรียกว่า "อนุภาคเสมือน" ในทางคณิตศาสตร์ อนุภาคเสมือนเหล่านี้สอดคล้องกับตัวแพร่กระจายที่ปรากฏในแผนภาพ

ในภาพด้านข้าง เส้นทึบแสดงถึงอนุภาคจริง (ที่มีโมเมนตัม p₁ _และอื่นๆ) ในขณะที่เส้นประแสดงถึงอนุภาคเสมือนที่มีโมเมนตัมkตัวอย่างเช่น ถ้าเส้นทึบแสดงถึงอิเล็กตรอนที่ปฏิสัมพันธ์กันโดยอาศัยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าเส้นประก็จะแสดงถึงการแลกเปลี่ยนโฟตอน เสมือน ในกรณีของนิวคลีออน ที่ปฏิสัมพันธ์กัน เส้นประก็จะเป็นไพอน เสมือน ในกรณีของควาร์กที่ปฏิสัมพันธ์กันโดยอาศัยแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม เส้นประก็จะเป็นกลูออน เสมือน และอื่นๆ

อนุภาคเสมือนอาจเป็นเมซอนหรือเวกเตอร์โบซอนดังตัวอย่างข้างต้น หรืออาจเป็นเฟอร์มิออน ก็ได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อรักษาเลขควอนตัม แผนภาพแบบง่ายส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนเฟอร์มิออนจึงถูกห้ามใช้ ภาพทางด้านขวาแสดงแผนภาพที่อนุญาต ซึ่งเป็นแผนภาพแบบหนึ่งลูปเส้นทึบแสดงถึงตัวแพร่กระจายเฟอร์มิออน ส่วนเส้นหยักแสดงถึงโบซอน

ในทางรูปแบบ อนุภาคถือเป็นสถานะเฉพาะของตัวดำเนินการจำนวนอนุภาคa ^† aโดยที่aคือตัวดำเนินการทำลาย อนุภาค และa ^{† คือ} ตัวดำเนินการสร้างอนุภาค(บางครั้งเรียกรวมกันว่าตัวดำเนินการบันได ) ในหลายกรณี ตัวดำเนินการจำนวนอนุภาคไม่สอดคล้องกับแฮมิลโทเนียนของระบบ ซึ่งหมายความว่าจำนวนอนุภาคในพื้นที่หนึ่งๆ ไม่ใช่ปริมาณที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน แต่เหมือนกับปริมาณที่สังเกตได้ทาง ควอนตัมอื่นๆ จะถูกแทนด้วยการกระจายความน่าจะเป็นเนื่องจากอนุภาคเหล่านี้ไม่แน่นอนว่าจะต้องมีอยู่ จึงเรียกว่าอนุภาคเสมือนหรือความผันผวนของพลังงานสุญญากาศในแง่หนึ่ง อนุภาคเหล่านี้สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นปรากฏการณ์ของหลักการความไม่แน่นอนของเวลาและพลังงานในสุญญากาศ^{[ 13 ]}

ตัวอย่างที่สำคัญของ "การปรากฏ" ของอนุภาคเสมือนในสุญญากาศคือปรากฏการณ์แคสิเมียร์ [ ^{14 ] ใน}ที่นี้ คำอธิบายของปรากฏการณ์นี้จำเป็นต้องรวมพลังงานทั้งหมดของอนุภาคเสมือนทั้งหมดในสุญญากาศเข้าด้วยกัน ดังนั้น แม้ว่าอนุภาคเสมือนเองจะไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงในห้องปฏิบัติการ แต่พวกมันก็ทิ้งผลกระทบที่สังเกตได้ไว้ นั่นคือพลังงานจุดศูนย์ ของพวกมัน ส่งผลให้เกิดแรงกระทำต่อแผ่นโลหะหรือไดอิเล็กทริกที่ จัดเรียงอย่างเหมาะสม ^{[ 15 ]} ในทางกลับกัน ปรากฏการณ์แคสิเมียร์สามารถตีความได้ว่าเป็นแรงแวนเดอร์วาลส์เชิงสัมพัทธภาพ^{[ 16 ]}

โดยทั่วไปแล้ว อนุภาคเสมือนมักถูกอธิบายว่ามาเป็นคู่ คืออนุภาคและ ปฏิอนุภาคซึ่งอาจเป็นอนุภาคชนิดใดก็ได้ คู่เหล่านี้จะมีอยู่ชั่วระยะเวลาสั้นมาก แล้วจะทำลายล้างกันเอง หรือในบางกรณี อาจมีการใช้พลังงานภายนอกเพื่อแยกคู่ดังกล่าวออกจากกัน เพื่อหลีกเลี่ยงการทำลายล้างและกลายเป็นอนุภาคจริง ดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง

ปรากฏการณ์นี้อาจเกิดขึ้นได้สองวิธี วิธีแรก ในกรอบอ้างอิง ที่เร่งความเร็ว อนุภาคเสมือนอาจปรากฏเป็นอนุภาคจริงต่อผู้สังเกตการณ์ที่กำลังเร่งความเร็ว ซึ่งเรียกว่าปรากฏการณ์อันรูห์ (Unruh effect ) กล่าวโดยสรุปคือ สุญญากาศในกรอบอ้างอิงที่หยุดนิ่ง จะปรากฏต่อผู้สังเกตการณ์ที่กำลังเร่งความเร็วว่าเป็นก๊าซ อุ่น ของอนุภาคจริงที่อยู่ในสมดุลทางเทอร์โมไดนามิก

อีกตัวอย่างหนึ่งคือการสร้างคู่ในสนามไฟฟ้าที่แรงมาก ซึ่งบางครั้งเรียกว่าการสลายตัวในสุญญากาศตัวอย่างเช่น หากนิวเคลียสของอะตอม สองตัว รวมกันเพื่อสร้างนิวเคลียสที่มีประจุมากกว่าประมาณ 140 (นั่นคือ มากกว่าค่าผกผันของค่าคงที่โครงสร้างละเอียดซึ่งเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ ) ความแรงของสนามไฟฟ้าจะมากพอที่จะทำให้เกิดการสร้างคู่โพซิตรอน-อิเล็กตรอนจากสุญญากาศหรือทะเลดิแรกได้โดยอิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดเข้าหานิวเคลียสเพื่อทำลายประจุบวก การคำนวณแอมพลิจูดการสร้างคู่นี้ครั้งแรกดำเนินการโดยJulian Schwingerในปี 1951

ผลจากความไม่แน่นอน ในกลศาสตร์ควอน ตัม วัตถุหรือกระบวนการใดๆ ที่ดำรงอยู่ได้ในระยะเวลาจำกัดหรือในปริมาตรจำกัด จึงไม่สามารถมีพลังงานหรือโมเมนตัมที่กำหนดได้อย่างแม่นยำ ด้วยเหตุนี้ อนุภาคเสมือน – ซึ่งมีอยู่เพียงชั่วคราวในขณะที่ถูกแลกเปลี่ยนระหว่างอนุภาคธรรมดา – จึงมักไม่เป็นไปตามความสัมพันธ์มวล-เปลือกยิ่งอนุภาคเสมือนดำรงอยู่นานเท่าใด พลังงานและโมเมนตัมก็จะยิ่งเข้าใกล้ความสัมพันธ์มวล-เปลือกมากขึ้นเท่านั้น

โดยทั่วไปแล้ว อายุขัยของอนุภาคจริงนั้นยาวนานกว่าอายุขัยของอนุภาคเสมือนมาก รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยโฟตอนจริงซึ่งอาจเดินทางได้หลายปีแสงระหว่างตัวส่งและตัวรับ แต่แรงดึงดูดและแรงผลักทางไฟฟ้าสถิต (คูลอมบ์) เป็นแรงระยะสั้นที่เกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนโฟตอนเสมือน

• อนุภาคเสมือนจริงปรากฏและหายไปอย่างต่อเนื่องจริงหรือ?  – กอร์ดอน เคน ผู้อำนวยการศูนย์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกน แอนน์อาร์เบอร์ เสนอคำตอบในเว็บไซต์Scientific American
• อนุภาคเสมือน: พวกมันคืออะไร?
• ดี. ไคเซอร์ (2005) นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน93หน้า 156 บทความยอดนิยม