En física , una divergencia infrarroja (también divergencia IR o catástrofe infrarroja ) es una situación en la que una integral , por ejemplo un diagrama de Feynman , diverge debido a contribuciones de objetos con muy pequeña energía acercándose a cero, o de manera equivalente, debido a fenómenos físicos a temperaturas muy bajas. largas distancias.
La divergencia infrarroja sólo aparece en teorías con partículas sin masa (como los fotones ). Representan un efecto legítimo que a menudo implica una teoría completa. De hecho, en el caso de los fotones , la energía viene dada por , donde es la frecuencia asociada a la partícula y cuando ésta se acerca a cero, como en el caso de los fotones blandos , habrá un número infinito de partículas para tener una cantidad finita de energía. Una forma de abordarlo es imponer un límite de infrarrojos y tomar el límite cuando el límite se acerca a cero y/o refinar la pregunta. Otra forma es asignar a la partícula sin masa una masa ficticia y luego tomar el límite cuando la masa ficticia desaparece.
La divergencia suele darse en términos de número de partículas y no es empíricamente preocupante, ya que todas las cantidades mensurables siguen siendo finitas. [1] [2] (A diferencia del caso de la catástrofe ultravioleta , donde las energías involucradas divergen).
Cuando una carga eléctrica se acelera (o desacelera) emite radiación Bremsstrahlung . La teoría electromagnética semiclásica , o el análisis electrodinámico cuántico completo , muestra que se crea un número infinito de fotones blandos. Pero sólo un número finito es detectable; el resto, debido a su baja energía, cae por debajo de cualquier umbral de detección de energía finita, que necesariamente debe existir. [1] Sin embargo, aunque la mayoría de los fotones no son detectables, no pueden ignorarse en la teoría; Los cálculos electrodinámicos cuánticos muestran que la amplitud de transición entre cualquier estado con un número finito de fotones desaparece. Las amplitudes de transición finitas se obtienen sólo sumando estados con un número infinito de fotones blandos. [1] [2]
Los fotones de energía cero adquieren importancia a la hora de analizar la radiación Bremsstrahlung en el marco coacelerado en el que la carga experimenta un baño térmico debido al efecto Unruh . En este caso, la carga estática sólo interactuará con estos fotones de energía cero (Rindler) en un sentido similar a los fotones virtuales en la interacción de culombio. [3] [4]
