Auto-energia - Self-energy

Na maioria da física teórica , como a teoria quântica de campo , a energia que uma partícula tem como resultado das mudanças que ela mesma causa em seu ambiente define a auto-energia e representa a contribuição para a energia da partícula , ou massa efetiva , devido às interações entre a partícula e seu ambiente. Na eletrostática , a energia necessária para montar a distribuição de carga assume a forma de autoenergia, trazendo as cargas constituintes do infinito, onde a força elétrica vai para zero. Em um contexto de matéria condensada relevante para elétrons se movendo em um material, a autoenergia representa o potencial sentido pelo elétron devido às interações do meio circundante com ele. Como os elétrons se repelem, o elétron em movimento polariza ou faz com que os elétrons em sua vizinhança se desloquem e, então, altere o potencial dos campos de elétrons em movimento. Esses e outros efeitos envolvem energia própria. ${\ displaystyle \ Sigma}$

Características

Matematicamente, essa energia é igual ao chamado valor de camada de massa do próprio operador de autoenergia (ou operador de massa adequado ) na representação de energia de momento (mais precisamente, a vezes este valor). Nesta ou em outras representações (como a representação espaço-temporal), a autoenergia é representada pictoricamente (e economicamente) por meio de diagramas de Feynman , como o mostrado abaixo. Neste diagrama particular, as três linhas retas com setas representam partículas, ou propagadores de partículas , e a linha ondulada uma interação partícula-partícula; removendo (ou amputando ) as linhas retas mais à esquerda e mais à direita no diagrama mostrado abaixo (essas chamadas linhas externas correspondem a valores prescritos para, por exemplo, momento e energia, ou quatro momentos ), um retém um contribuição para o operador de energia própria (em, por exemplo, a representação da energia do momento). Usando um pequeno número de regras simples, cada diagrama de Feynman pode ser prontamente expresso em sua forma algébrica correspondente. ${\ displaystyle \ hbar}$

Em geral, o valor da camada de massa do operador de autoenergia na representação da energia do momento é complexo . Em tais casos, é a parte real dessa autoenergia que é identificada com a autoenergia física (referida acima como a "autoenergia" da partícula); o inverso da parte imaginária é uma medida para o tempo de vida da partícula sob investigação. Para maior clareza, excitações elementares, ou partículas revestidas (ver quase-partícula ), em sistemas de interação são distintas de partículas estáveis ​​no vácuo; suas funções de estado consistem em superposições complicadas dos autoestados do sistema de muitas partículas subjacente, que apenas momentaneamente, se é que se comportam, se comportam como aqueles específicos para partículas isoladas; a vida acima mencionada é o tempo durante o qual uma partícula revestida se comporta como se fosse uma única partícula com momento e energia bem definidos.

O operador de autoenergia (frequentemente denotado por , e menos frequentemente por ) está relacionado aos propagadores nus e vestidos (frequentemente denotados por e respectivamente) por meio da equação de Dyson (nomeada em homenagem a Freeman John Dyson ): ${\ displaystyle \ Sigma _ {} ^ {}}$${\ displaystyle M _ {} ^ {}}$${\ displaystyle G_ {0} ^ {}}$${\ displaystyle G _ {} ^ {}}$

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

Multiplicando à esquerda pelo inverso do operador e à direita por rendimentos ${\ displaystyle G_ {0} ^ {- 1}}$${\ displaystyle G_ {0}}$${\ displaystyle G ^ {- 1}}$

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

O fóton e o glúon não obtêm uma massa por meio da renormalização porque a simetria do calibre os protege de obter uma massa. Isso é uma consequência da identidade da ala . O W-Higgs e o Z-Higgs obter as suas massas por meio do mecanismo de Higgs ; eles passam por renormalização em massa por meio da renormalização da teoria eletrofraca .

Partículas neutras com números quânticos internos podem se misturar por meio da produção de pares virtuais . O principal exemplo desse fenômeno é a mistura de kaons neutros . Sob premissas de simplificação apropriadas, isso pode ser descrito sem a teoria quântica de campos .

Outros usos

Na química , a energia própria ou energia nascida de um íon é a energia associada ao campo do próprio íon.

No estado sólido e na física da matéria condensada, as energias próprias e uma miríade de propriedades de quasipartículas relacionadas são calculadas pelos métodos de função de Green e pela função de Green (teoria de muitos corpos) de interação de excitações de baixa energia com base em cálculos de estrutura de banda eletrônica . As autoenergias também encontram ampla aplicação no cálculo do transporte de partículas por meio de sistemas quânticos abertos e na incorporação de sub-regiões em sistemas maiores (por exemplo, a superfície de um cristal semi-infinito).

Veja também

• Teoria quântica de campos
• Vácuo QED
• Renormalização
• Força própria
• Aproximação GW
• Teoria do absorvedor de Wheeler-Feynman

Referências

• AL Fetter e JD Walecka, Quantum Theory of Many-Particle Systems (McGraw-Hill, New York, 1971); (Dover, Nova York, 2003)
• JW Negele e H. Orland, Quantum Many-Particle Systems (Westview Press, Boulder, 1998)
• AA Abrikosov, LP Gorkov e IE Dzyaloshinski (1963): Métodos de Teoria Quântica de Campos em Física Estatística Englewood Cliffs: Prentice-Hall.
• Alexei M. Tsvelik (2007). Quantum Field Theory in Condensed Matter Physics (2ª ed.). Cambridge University Press. ISBN   978-0-521-52980-8 .
• AN Vasil'ev The Field Theoretic Renormalization Group in Critical Behavior Theory and Stochastic Dynamics (Routledge Chapman & Hall 2004); ISBN   0-415-31002-4 ; ISBN   978-0-415-31002-4
• John E. Inglesfield (2015). O método de incorporação para estrutura eletrônica . Publicação do IOP. ISBN   978-0-7503-1042-0 .