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 energía muy pequeña que se aproximan a cero, o equivalentemente, debido a fenómenos físicos a distancias muy largas.
La divergencia infrarroja solo 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 está dada por , donde es la frecuencia asociada a la partícula y, a medida que tiende a cero, como en el caso de los fotones suaves , habrá un número infinito de partículas para tener una cantidad finita de energía. Una forma de lidiar con esto es imponer un corte infrarrojo y tomar el límite a medida que el corte se acerca a cero y/o refinar la pregunta. Otra forma es asignarle a la partícula sin masa una masa ficticia y luego tomar el límite a medida que la masa ficticia se desvanece.
La divergencia suele estar en términos de número de partículas y no es preocupante desde el punto de vista empírico, ya que todas las cantidades mensurables siguen siendo finitas. [1] [2] (A diferencia del caso de la catástrofe UV , donde las energías involucradas divergen).
Cuando una carga eléctrica se acelera (o desacelera), emite radiación de frenado . La teoría electromagnética semiclásica , o el análisis electrodinámico cuántico completo , muestra que se crea un número infinito de fotones blandos. Pero solo un número finito es detectable, el resto, debido a su baja energía, cae por debajo de cualquier umbral de detección de energía finito, que necesariamente debe existir. [1] Sin embargo, aunque la mayoría de los fotones no son detectables, no se pueden ignorar en la teoría; los cálculos electrodinámicos cuánticos muestran que la amplitud de transición entre cualquier estado con un número finito de fotones se desvanece. Las amplitudes de transición finitas se obtienen solo sumando estados con un número infinito de fotones blandos. [1] [2]
Los fotones de energía cero se vuelven importantes para analizar la radiación de frenado en el marco coacelerado en el que la carga experimenta un baño térmico debido al efecto Unruh . En este caso, la carga estática solo interactuará con estos fotones de energía cero (Rindler) en un sentido similar a los fotones virtuales en la interacción de Coulomb. [3] [4]
