Renormalizasyon (fizik)

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezinti kısmına atla Arama kısmına atla

Renormalizasyon veya Yeniden Normalleştirme, kuantum alan teorisindeki alanların istatistiksel mekaniği ve kendi kendine benzer geometrik yapıların teorisinde, kendilerinin etkilerini telafi etmek için değerlerini değiştirerek hesaplanan miktarlarda ortaya çıkan sonsuzlukların giderilmesinde kullanılan tekniklerin bir koleksiyonudur. Ancak kuantum alan teorisinde döngü diyagramlarında sonsuzluk ortaya çıkmasa bile, orijinal Lagrangian'da görünen kütle ve alanların yeniden normalleştirilmesi gerektiği gösterilebilir.

Örneğin, bir elektron teorisi, bir elektronun başlangıç kütlesi ve yük varsayımı ile başlayabilir. Kuantum alan teorisinde fotonlar, pozitronlar ve diğerleri gibi bir sanal parçacık bulutu, başlangıçtaki elektronu çevreler ve onunla etkileşir. Çevredeki parçacıkların (örn. farklı enerjilerdeki çarpışmalar) etkileşimlerinin muhasebeleştirilmesi, elektron sisteminin başlangıçta tahmin edilenden daha farklı bir kütleye ve yüke sahipmiş gibi davrandığını gösterir. Renormalizasyon bu örnekte, bir elektronun başlangıçta öngörülen kütlesini ve yükünü matematiksel ve deneysel olarak gözlemlenen kütle ve yük ile değiştirir. Matematiksel deneyler, pozitronların ve protonlar gibi daha büyük parçacıkların, çok daha güçlü etkileşimlerin ve daha yoğun sanal parçacık bulutlarının varlığında bile, elektronla aynı gözlenen yükü gösterdiğini kanıtlamaktadır.

Renormalizasyon, büyük mesafe ölçeklerini tanımlayan parametrelerin küçük mesafe ölçeklerini tanımlayan parametrelerden farklı olduğu durumlarda, parametreler arasındaki ilişkileri belirtir. CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi yüksek enerjili parçacık hızlandırıcılarında kazık adı verilen kavram, istenmeyen proton-proton çarpışmaları, eşzamanlı, yakınlarda arzu edilen ölçümler için veri toplama ile etkileşime girdiğinde ortaya çıkar. Fiziksel olarak, bir soruna karışan ölçeklerin sonsuzluğundan gelen katkıların birikmesi daha fazla sonsuzluğa yol açabilir. Bu da istenmeyen birşeydir. Uzay-zamanı bir süreklilik olarak tanımlarken, bazı istatistiksel ve kuantum mekaniksel yapılar iyi tanımlanmamıştır. Bunları tanımlamak veya açık hale getirmek için bir süreklilik sınırı, çeşitli ölçeklerdeki kafeslerin "yapı iskelesini" dikkatlice kaldırmalıdır. Renormalizasyon prosedürleri, belirli fiziksel miktarların (bir elektronun kütlesi ve yükü gibi) gözlemlenen ve test edilenbilen değerlere eşit olması gereksinimine dayanır. Yani, fiziksel niceliğin deneysel değeri uygulanabilirlik sağlar, ancak deneysel doğası nedeniyle gözlemlenen ölçüm, kuantum alan teorisinin teorik tabanlardan daha derin türevler gerektiren alanlarını temsil eder.

Renormalizasyon ilk önce pertürbasyon teorisinde sonsuz integralleri anlamak için kuantum elektrodinamiğinde (KED’de) geliştirilmiştir. Başlangıçta bazı yaratıcıları tarafından bile şüpheli geçici bir prosedür olarak görülen renormalizasyon, sonunda fizik ve matematiğin çeşitli alanlarında önemli ve kendi kendine tutarlı bir ölçek fiziği mekanizması olarak benimsenmiştir.

Klasik fizikte benlik etkileşimleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Şekil 1. Kuantum elektrodinamiğinde renormalizasyon: Bir renormalizasyon noktasında elektronun yükünü belirleyen basit elektron / foton etkileşiminin, diğerinde daha karmaşık etkileşimlerden oluştuğu ortaya çıkar.

Sonsuzluk problemi ilk olarak 19. ve 20. yüzyılın başlarındaki çekirdek parçacıklarının klasik elektrodinamiğinde ortaya çıktı. Yüklü bir parçacığın kütlesi, elektrostatik alanındaki kütle enerjisini içermelidir (elektromanyetik kütle).

Parçacığın re yarıçapının yüklü bir küresel kabuğu olduğunu varsayalım. Alandaki kütle enerjisi:

Kuantum elektrodinamiğinde sapmalar[değiştir | kaynağı değiştir]

(a) Vakum polarizasyonu, yani yük taraması. Bu döngü logaritmik bir ultraviyole ıraksamaya sahiptir.
(b) QED'deki öz-enerji diyagramı
(c) “Penguen” diyagramı örneği

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]