En la teoría cuántica de campos , la energía que tiene una partícula como resultado de los cambios que provoca en su entorno define la autoenergía , y representa la contribución a la energía de la partícula , o masa efectiva , debido a las interacciones entre la partícula y su entorno. En electrostática , la energía necesaria para ensamblar la distribución de carga toma la forma de autoenergía al traer las cargas constituyentes desde el infinito, donde la fuerza eléctrica llega a cero. En un contexto de materia condensada relevante para los electrones que se mueven en un material, la autoenergía representa el potencial que siente el electrón debido a las interacciones del medio circundante con él. Dado que los electrones se repelen entre sí, el electrón en movimiento se polariza o hace que los electrones en su vecindad se desplacen y luego cambia el potencial de los campos de electrones en movimiento. Estos son ejemplos de autoenergía.
Matemáticamente, esta energía es igual al llamado valor de capa de masa del operador de autoenergía adecuado (u operador de masa adecuado ) en la representación momento-energía (más precisamente, multiplicado por 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 situadas 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, impulso y energía, o cuatro momentos ), se conserva una contribución al operador de autoenergía (en, por ejemplo, la representación de impulso-energía). Utilizando un pequeño número de reglas simples, cada diagrama de Feynman se puede expresar fácilmente en su forma algebraica correspondiente.
En general, el valor en la capa de masa del operador de autoenergía en la representación de energía momento es complejo . En tales casos, es la parte real de esta autoenergía la que se identifica con la autoenergía física (a la que antes nos referimos como "autoenergía" de la partícula); la inversa de la parte imaginaria es una medida de la vida útil de la partícula bajo investigación. Para mayor claridad, las excitaciones elementales, o partículas vestidas (ver cuasipartícula ), en sistemas que interactúan, son distintas de las partículas estables en el vacío; sus funciones de estado consisten en superposiciones complicadas de los estados propios del sistema subyacente de muchas partículas, que sólo momentáneamente, si es que lo hacen, se comportan como los específicos de partículas aisladas; la vida útil antes mencionada es el tiempo durante el cual una partícula vestida se comporta como si fuera una sola partícula con impulso y energía bien definidos.
El operador de autoenergía (a menudo denotado por y menos frecuentemente por ) está relacionado con los propagadores desnudos y vestidos (a menudo denotados por y respectivamente) a través de la ecuación de Dyson (llamada así en honor a Freeman Dyson ):
Multiplicar a la izquierda por la inversa del operador y a la derecha por produce
El fotón y el gluón no obtienen masa mediante la renormalización porque la simetría de calibre les protege de adquirir masa. Esto es una consecuencia de la identidad de Ward . El bosón W y el bosón Z obtienen sus masas mediante el mecanismo de Higgs ; experimentan una renormalización masiva 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 supuestos simplificadores apropiados, esto se puede describir sin la teoría cuántica de campos .
En química , la autoenergía o energía Born de un ion es la energía asociada al campo del propio ion. [ cita necesaria ]
En la física del estado sólido y de la materia condensada, las autoenergías y una miríada de propiedades de cuasipartículas relacionadas se calculan mediante los métodos de funciones de Green y la función de Green (teoría de muchos cuerpos) de excitaciones interactivas de baja energía sobre la base de cálculos de estructuras de bandas electrónicas . Las autoenergías también encuentran una amplia aplicación en el cálculo del transporte de partículas a través de sistemas cuánticos abiertos y la integración de subregiones en sistemas más grandes (por ejemplo, la superficie de un cristal semiinfinito). [ cita necesaria ]
