赤外線発散

物理学 において、赤外線発散（IR発散または赤外線カタストロフィーとも呼ばれる）とは、ファインマン図などの積分が、ゼロに近づく非常に小さなエネルギーを持つ物体の寄与のため、または同等に、非常に長い距離での物理現象のために発散する状況である。

赤外線発散は、質量のない粒子（光子など）の理論でのみ現れます。これらは、完全な理論がしばしば示唆する正当な効果を表しています。実際、光子の場合、エネルギーは で与えられ、ここで は粒子に関連付けられた周波数であり、これがゼロに近づくにつれて、ソフト光子の場合のように、有限のエネルギー量を持つために粒子の数は無限になります。これに対処する方法の 1 つは、赤外線カットオフを課し、カットオフがゼロに近づくにつれて極限を取るか、質問を絞り込むことです。もう 1 つの方法は、質量のない粒子に架空の質量を割り当て、架空の質量が消えるにつれて極限を取ることです。 ${\displaystyle E=h\nu }$${\displaystyle \nu}$

発散は通常、粒子数に関するものであり、すべての測定可能な量は有限のままであるため、経験的に問題にはなりません。^{[1] [2] （関与するエネルギーが発散する}UVカタストロフィーの場合とは異なります。）

電荷が加速（または減速）されると、制動放射線を放出します。半古典的電磁気理論、または完全な量子電磁力学解析では、無限の数のソフト光子が生成されることが示されています。ただし、検出可能なのは有限の数のみで、残りはエネルギーが低いため、必然的に存在する有限エネルギー検出しきい値を下回ります。^[1]ただし、ほとんどの光子が検出できない場合でも、理論では無視できません。量子電磁力学計算では、有限の数の光子を持つ任意の状態間の遷移振幅が消失することが示されています。有限の遷移振幅は、無限の数のソフト光子を持つ状態を合計することによってのみ得られます。^{[1] [2]}

ゼロエネルギー光子は、電荷がウンルー効果により熱浴を経験する共加速フレームにおける制動放射線の解析において重要になる。この場合、静電荷は、クーロン相互作用における仮想光子と同様の意味で、これらのゼロエネルギー（リンドラー）光子とのみ相互作用する。^{[3] [4]}

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