Инфракрасная расходимость
В физике инфракрасное расхождение (также ИК-расхождение или инфракрасная катастрофа ) — это ситуация, в которой интеграл , например диаграмма Фейнмана , расходится из-за вкладов объектов с очень малой энергией , приближающейся к нулю, или, что то же самое, из-за физических явлений при очень длинные дистанции.
Инфракрасная расходимость появляется только в теориях с безмассовыми частицами (такими как фотоны ). Они представляют законный эффект, который часто подразумевает полная теория. На самом деле, в случае фотонов энергия определяется как , где частота, связанная с частицей, и по мере того, как она стремится к нулю, как и в случае мягких фотонов , будет бесконечное количество частиц, чтобы иметь конечное количество энергии. Один из способов справиться с этим состоит в том, чтобы наложить отсечку инфракрасного излучения и принять предел, когда отсечка приближается к нулю, и/или уточнить вопрос. Другой способ состоит в том, чтобы присвоить безмассовой частице фиктивную массу, а затем взять предел, когда фиктивная масса исчезнет.
Расхождение обычно связано с количеством частиц и не вызывает беспокойства с эмпирической точки зрения, поскольку все измеряемые величины остаются конечными. [1] [2] (В отличие от УФ-катастрофы , когда задействованные энергии расходятся.)
Когда электрический заряд ускоряется (или замедляется), он испускает тормозное излучение . Полуклассическая электромагнитная теория , или полный квантовый электродинамический анализ, показывает, что создается бесконечное количество мягких фотонов. Но только конечное число поддается обнаружению, остальные из-за их низкой энергии падают ниже любого конечного порога обнаружения энергии, который обязательно должен существовать. [1] Однако, несмотря на то, что большинство фотонов невозможно обнаружить, их нельзя игнорировать в теории; квантово-электродинамические расчеты показывают, что амплитуда перехода между любымсостояний с конечным числом фотонов обращается в нуль. Конечные амплитуды переходов получаются только путем суммирования состояний с бесконечным числом мягких фотонов. [1] [2]