Energía propia

En la teoría cuántica de campos , la energía que posee una partícula como resultado de los cambios que provoca en su entorno define su autoenergía.${\displaystyle \Sigma }$La autoenergía representa la contribución a la energía de la partícula, o masa efectiva , debida a las interacciones entre la partícula y su entorno. En electrostática , la energía necesaria para ensamblar la distribución de carga adopta la forma de autoenergía al traer las cargas constituyentes desde el infinito, donde la fuerza eléctrica tiende a cero. En el contexto de la materia condensada , la autoenergía se utiliza para describir la renormalización inducida por la interacción de la masa de las cuasipartículas ( dispersiones ) y su tiempo de vida. La autoenergía se utiliza especialmente para describir las interacciones electrón -electrón en líquidos de Fermi . Otro ejemplo de autoenergía se encuentra en el contexto del ablandamiento de fonones debido al acoplamiento electrón-fonón.

Matemáticamente, esta energía es igual al llamado valor en la capa de masas del operador de autoenergía propio (o operador de masa propio ) en la representación de energía-momento (más precisamente, a${\displaystyle \hbar }$veces este valor). En esta u otras representaciones (como la representación espacio-temporal), la autoenergía se representa gráficamente (y económicamente) mediante diagramas de Feynman , como el que se muestra a continuación. En este diagrama en particular, las tres líneas rectas con flechas representan partículas, o propagadores de partículas , y la línea ondulada una interacción partícula-partícula; eliminando (o amputando ) las líneas rectas más a la izquierda y más a la derecha en el diagrama que se muestra a continuación (estas llamadas líneas externas corresponden a valores prescritos para, por ejemplo, el momento y la energía, o el cuadrimomento ), se conserva una contribución al operador de autoenergía (en, por ejemplo, la representación momento-energía). Usando un pequeño número de reglas simples, cada diagrama de Feynman puede expresarse fácilmente en su forma algebraica correspondiente.

En general, el valor en la capa de masas del operador de autoenergía en la representación momento-energía es complejo . En tales casos, es la parte real de esta autoenergía la que se identifica con la autoenergía física (denominada anteriormente "autoenergía" de la partícula); el inverso de la parte imaginaria es una medida de la vida media de la partícula en estudio. Para mayor claridad, las excitaciones elementales, o partículas vestidas (véase cuasipartícula ), en sistemas interactuantes son distintas de las partículas estables en el vacío; sus funciones de estado consisten en superposiciones complejas de los autoestados del sistema subyacente de muchas partículas, que solo momentáneamente, si acaso, se comportan como aquellos específicos de partículas aisladas; la vida media mencionada anteriormente es el tiempo durante el cual una partícula vestida se comporta como si fuera una sola partícula con momento y energía bien definidos.

El operador de autoenergía (a menudo denotado por${\displaystyle \Sigma _{}^{}}$y con menos frecuencia por${\displaystyle M_{}^{}}$) está relacionado con los propagadores desnudos y vestidos (a menudo denotados por${\displaystyle G_{0}^{}}$y${\displaystyle G_{}^{}}$respectivamente) mediante la ecuación de Dyson (llamada así en honor a Freeman Dyson ):

${\displaystyle G=G_{0}^{}+G_{0}\Sigma G.}$

Multiplicando por la izquierda por el inverso${\displaystyle G_{0}^{-1}}$del operador${\displaystyle G_{0}}$ y a la derecha por${\displaystyle G^{-1}}$rendimientos

${\displaystyle \Sigma =G_{0}^{-1}-G^{-1}.}$

El fotón y el gluón no adquieren masa mediante la renormalización, ya que la simetría de gauge los protege de obtenerla. Esto es consecuencia de la identidad de Ward . El bosón W y el bosón Z adquieren masa mediante el mecanismo de Higgs ; sí experimentan renormalización de masa a través de la renormalización de la teoría electrodébil .

Las partículas neutras con números cuánticos internos pueden mezclarse entre sí mediante la producción de pares virtuales . El principal ejemplo de este fenómeno es la mezcla de kaones neutros . Bajo ciertas simplificaciones, esto puede describirse sin recurrir a la teoría cuántica de campos .

En química , la autoenergía o energía de Born de un ion es la energía asociada al campo del propio ion.

En física del estado sólido y de la materia condensada , las autoenergías y una miríada de propiedades de cuasipartículas relacionadas se calculan mediante métodos de la función de Green y la función de Green (teoría de muchos cuerpos) de excitaciones de baja energía interactuantes , basándose en cálculos de la estructura de bandas electrónicas . Las autoenergías también tienen una amplia aplicación en el cálculo del transporte de partículas a través de sistemas cuánticos abiertos y en la incrustación de subregiones en sistemas más grandes (por ejemplo, la superficie de un cristal semiinfinito).

• Teoría cuántica de campos
• QED vacío
• Renormalización
• Fuerza propia
• aproximación GW
• Teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman

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