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Hola Laura, las preguntas que realizas son muy interesantes y no son para nada básicas. Voy a intentar no enrollarme mucho pero sí darte las claves para que sigas avanzando. Voy punto por punto:

i) Es cierto que, supuesto que el bosón mediador tiene masa, el alcance de la interacción depende de dicha masa. Como más adelante te hablaré de partículas virtuales, verás que todo está relacionado. Lo que sí es importante es que sepas que las partículas tienen masa si interaccionan con el campo de Higgs. El bosón de Higgs no tiene carga de color ni carga eléctrica, por eso el fotón y las gluones no tienen masa. Sí que tiene carga débil, por lo que interacciona con los bosones W y Z de la interacción débil y les da masa.

ii) Como sabes, existe una relación de indeterminación que relaciona tiempo y energía. Cuanto mayor es la indeterminación en la energía (mayor masa) menor es el tiempo de existencia, cuanto mayor es su tiempo de existencia menor es su masa. Una partícula virtual es aquella que no está en su capa de masas, es decir, que no cumple la relación de Einstein E^2=(mc²)²+(pc)² y su masa dependerá de del tiempo de existencia, siempre cumpliendo la relación de indeterminación. Por tanto, en este punto podemos decir que no hay un límite a su masa siempre que sea un tiempo suficientemente corto. Eso sí, sabemos que a ciertas energías entran en juego otros elementos, como la gravedad, o aspectos que aún desconocemos, que sí podrían poner límite. Por ejemplo, si consideramos que existe un tiempo “mínimo” en el universo, que sería el tiempo de Planck, sí que habría una masa límite.

iii)El efecto de las partículas virtuales se observa, de forma indirecta, en cualquiera de los procesos que se estudian en los aceleradores de partículas. Además, se han podido observa sus consecuencia en el conocido como Efecto Casimir. Respecto a ser consideradas como candidatas a materia oscura, te dejo un artículo para que profundices en el tema https://respuestas.me/q/pueden-las-particulas-virtuales-ser-la-fuente-de-materia-oscura-y-energia-o-60675528382.

iv) De momento no tenemos información sobre lo que ocurre dentro de un agujero negro. Sabemos que la mecánica cuántica y la relatividad general dan resultados contradictorios y teoría de cuerdas es, ante todo, un marco de trabajo, pero no tenemos muchas pistas para orientarnos dentro de ese marco de trabajo. Así que la respuesta a tu pregunta es que no lo sé, y creo que de momento no lo sabemos.

Espero que te sirvan mis respuestas.

Un saludo!!