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Divergencia logarítmica de la autoenergía del electrón y renormalización de carga — Weisskopf

1939 d.C. · Transmisión: Global
FísicaTeoríaNorteamericana

Victor Weisskopf, ya en la Universidad de Rochester tras huir de la Europa nazi con ayuda de Niels Bohr, retoma en 1939 un problema que había abordado por primera vez cinco años antes, en 1934, como asistente de Pauli en Zúrich: calcular la autoenergía del electrón —la energía asociada a la interacción del electrón con su propio campo electromagnético—. En aquel primer intento cometió un error de signo, detectado por un físico entonces poco conocido en Harvard, Wendell Furry; corregido el error, el resultado mostraba que la autoenergía divergía solo logarítmicamente, en marcado contraste con la divergencia lineal de la electrodinámica clásica y la divergencia cuadrática que se obtenía en una versión más simple (sin positrones) de la teoría cuántica. Al mostrarle el error a Pauli, Weisskopf le preguntó, angustiado, si debía abandonar la física; Pauli, con su característica sequedad, respondió simplemente: "Yo nunca me equivoco". En "On the Self-Energy and the Electromagnetic Field of the Electron" (Physical Review, 1939), Weisskopf extiende y prueba con rigor ese resultado: demuestra que, gracias a la teoría del positrón de Dirac —las contribuciones de los pares virtuales electrón-positrón cancelan buena parte de la divergencia que aparecería de otro modo—, la autoenergía es solo logarítmicamente infinita, y que este resultado se mantiene a todo orden en una expansión en potencias de la constante de estructura fina, no solo en la primera aproximación. Crucialmente, Weisskopf reconoce con clarividencia que este infinito remanente, aunque matemáticamente presente, podía absorberse en una redefinición —una renormalización— de la masa y la carga observadas del electrón, sin afectar a las predicciones físicas verificables de la teoría. Este reconocimiento temprano de la idea de renormalización de carga y masa, una década antes de que Freeman Dyson generalizara el concepto a la electrodinámica cuántica completa (1949, ver entry separada dyson-qed-equivalence-renormalization-1949), es la contribución específica por la que Weisskopf, junto a Dyson y 't Hooft, recibiría el Wolf Prize de Física compartido en 1981.

InstituciónUniversidad de Rochester, Nueva York
Región históricaEstados Unidos
Fuente primariaWeisskopf, V. F. — "On the Self-Energy and the Electromagnetic Field of the Electron" (Physical Review, 56, 72-85, 1 de julio de 1939). DOI: 10.1103/PhysRev.56.72
Fuente secundariaJackson, J. D. & Gottfried, K. — "Victor Frederick Weisskopf" (National Academy of Sciences, Biographical Memoirs, vol. 84, doi: 10.17226/10992); Schweber, S. S. — "A Critical History of Renormalization" (arXiv:1310.5533); Wolf Foundation — "Victor J. Weisskopf" (wolffund.org.il)
Lengua originalinglés
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