En física, una teoría de campo efectivo es un tipo de aproximación (o teoría efectiva) a una teoría física fundamental, como la teoría cuántica de campos o un modelo de mecánica estadística.
Una teoría de campo efectivo incluye los grados de libertad apropiados para describir un fenómeno físico que ocurre a una escala de longitud o escala de energía determinada, mientras que ignora la subestructura y los grados de libertad a distancias más pequeñas (o, de forma equivalente, a mayores energías).
Intuitivamente, uno promedia el comportamiento de la teoría fundamental a escalas más pequeñas para obtener un modelo que se espera sea simplificado a escalas de longitud mayores.
Las teorías de campo efectivo han resultado ser útiles en la física de partículas, la mecánica estadística, la física de la materia condensada, la relatividad general y la hidrodinámica.
Aunque este método no es lo suficientemente concreto para permitir la construcción real de las teorías de campo efectivas, el entendimiento grosso modo de su utilidad se vuelve claro a través del análisis del RG.
Este método da crédito a la técnica principal para construir teorías de campo efectivo, a través del análisis de simetrías.
Si existe una única escala de masa M en la teoría microscópica, entonces la teoría de campo efectivo puede verse como una expansión en 1/M.
Esta técnica es útil para la dispersión u otros procesos en los cuales la escala de momento máxima k satisface la condición k/M ≪ 1.
Dado que las teorías de campo efectivo no son válidas a escalas de longitud pequeñas, no necesitan ser renormalizables.
Esta teoría fue desarrollada durante los primeros estudios de los decaimientos débiles de los núcleos, cuando solo se sabía del decaimiento débil en hadrones y leptones.
La teoría tuvo un gran éxito fenomenológico y posteriormente se entendió que surgía a partir de la teoría de gauge de las interacciones electrodébiles.
En ella, las interacciones están mediadas por un bosón de gauge que cambia de sabor: el bosón W±.
Otro ejemplo famoso es la teoría BCS de la superconductividad.
En este caso, la teoría subyacente es considerar electrones en un metal interaccionando con vibraciones en la red llamadas fonones.
Los fonones causan interacciones atractivas entre algunos electrones, provocando que estos últimos formen pares de Cooper.
Esta teoría ha tenido un éxito sobresaliente al describir y predecir los resultados de los experimentos en superconductividad.
[3] La teoría más común en relatividad general es la «relatividad general no relativista» (NRGR, por sus siglas en inglés),[4][5][6] la cual es similar a la expansión postnewtoniana.
[7] Otra teoría de campo efectiva común en relatividad general es la razón de masa extrema (EMR, por sus siglas en inglés), la cual, en el contexto del problema de la caída en espiral es llamada en inglés «Extreme Mass Ratio Inspiral» o EMRI.
Si se considera la teoría general de la relatividad con efectos cuánticos añadidos como una teoría de campo efectivo se puede llegar a tener las primeras correcciones para dos partículas puntuales que se ejercen fuerzas a muy corta distancia, el resultado para el potencial es:[8]
especies de neutrinos (si se ignora ese efecto
En la actualidad, se crean teorías de campo efectivo para muchas situaciones: