¿Por qué la polarización del vacío no disminuye la velocidad de la luz?

Por un lado, en la electrodinámica clásica, la polarización de los medios transparentes produce una disminución de la velocidad de la luz en el factor de norte = ϵ r m r (índice de refracción). Por otro lado, en la teoría cuántica de campos la polarización del vacío no disminuye la velocidad de la luz. Lo que hace es aumentar la fuerza de la interacción electromagnética. ¿Por que es esto entonces?

Mis dos conjeturas son las siguientes:

  • En principio, la polarización del vacío disminuye la velocidad de la luz ( → 0 ) pero ponemos implícitamente la renormalización en el shell para mantener C constante.
  • Por alguna razón, el proceso es completamente diferente de la polarización de medios transparentes.
Buena pregunta. Pero la respuesta, obviamente, no puede ser su primera suposición. QED no es la descripción completa del universo y los fotones no son la única partícula sin masa, por lo que posiblemente no puedan hacer cumplir el límite de velocidad universal. C que todas las demás partículas tienen que obedecer.
Yo sé eso C no es sólo la velocidad de la "luz", sino un parámetro geométrico crucial. Tal vez tal afirmación implique restricciones en otros acoplamientos, pero aún así, no veo por qué la primera suposición tiene que ser incorrecta.
bueno, desde el punto de QFT esa pregunta no tiene sentido. La velocidad de propagación no es realmente un parámetro de la teoría. Solo los acoplamientos (como masa y carga) lo son. Así que nunca puedes volver a normalizar la velocidad. Sin embargo, lo que puede hacer (y lo que sucede con los fotones en los medios) es que las partículas pueden volverse efectivamente masivas mediante la interacción con otras partículas (esta es la misma forma en que todas las partículas ganan masa a partir de la interacción de Higgs, por cierto). Y, por supuesto, las partículas masivas se propagan más lentamente que la velocidad de la luz.
¿Le gustaría proponer un experimento para medir la velocidad de la luz en ausencia de polarización en el vacío...?
@dmckee: bueno, la fuerza del efecto de polarización del vacío depende del momento, por lo que asumiría que tal experimento implicaría observar diferentes velocidades para las ondas de radio y los rayos gamma duros.

Respuestas (3)

En los medios transparentes, hay materia presente. El índice de refracción tiene su origen en el proceso de nivel de árbol de

mi − γ → mi − → mi − γ
(con mi − ya sea una parte del átomo o libre como en los metales). No hay necesidad de renormalización aquí, es solo una contribución estándar a la amplitud de probabilidad de propagación de fotones. También hay otros procesos (interacción con núcleos y cualquier corrección de bucle que se te ocurra), pero estas son solo correcciones de segundo (y más) orden. En cualquier caso, lo que sucede aquí es que los fotones ganan masa efectiva a través de todas esas interacciones, que es la razón última por la que se propagan más lentamente.

En el vacío, el proceso relevante es uno a nivel de bucle.

γ → mi + mi − → γ
. Obtendrá una divergencia UV aquí y para solucionarlo, introduzca una renormalización del campo, que es a lo que corresponde ese proceso en el QED Lagrangiano (siendo el término relevante F 2 = ( ∂ A ) 2 . Pero esto es solo un término cinético, no un término de masa (que sería algo así como metro A 2 A 2 ). Podrías imaginar agregar ese término al Lagrangiano pero eso, por supuesto, es inconsistente con la observación. Sabemos que los fotones viajan a la velocidad de la luz (en el sentido más fuerte de la relatividad especial que está incorporada en cada QFT).

Y H γ → H + mi − → H γ (aquí H + mi − no necesita significar ionización, solo algo de excitación)?
@Piotr: sí, eso es lo que quise decir (excepto que no tiene que ser H , sino cualquier átomo del material). El electrón debe entenderse como parte del átomo (o molécula, más generalmente). Pero no importa mucho si el electrón está ligado o libre (como en los metales), al menos para esta discusión general.

Si acepta que la invariancia de calibre es válida, entonces el fotón de propagación física tiene masa cero. La relatividad especial requiere que una partícula de masa cero en reposo se mueva a la velocidad de la luz. Debe realizarse una nueva normalización de la polarizabilidad del vacío para cumplir con este requisito.

La "polarización del vacío" es como la " masa relativista ".
Ambos conceptos se introdujeron "para simplificar las cosas", mientras que solo conducen a la confusión.

La "polarización del vacío" es un artefacto de las unidades SI . En unidades del SI, los campos magnéticos y eléctricos se miden en diferentes unidades. Esto es muy poco natural, ya que estos campos son solo componentes de un tensor. Es como medir la altura y la longitud en diferentes unidades.

Debido a esta falta de naturalidad, se deben introducir cantidades dimensionales adicionales para "convertir" entre unidades magnéticas, eléctricas y otras: permitividad y permeabilidad del vacío. Y estas cantidades no tienen demasiado sentido físico, es como 3,2808399 entre metro y pie, solo una cuestión de convención.

Y no hay relación de esta "polarización del vacío" con la polarización del vacío en QFT.

Si t like my answer, then can you please elaborate what is wrong with it. Do you think that Isimplemente no me equivoco, o tengo que ser más claro en mis explicaciones?
Creo que te perdiste el punto de la pregunta. Pregunté sobre el efecto de la teoría cuántica de campos, que no tiene nada que ver con las unidades SI. (Por cierto: en QFT a menudo se usa una convención C = ℏ = 1 , muy lejos del SI.)
Está malinterpretando qué es la polarización del vacío: es un efecto QED que surge de los diagramas de Feynman que involucran bucles de partículas internas: en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_polarization
¿Por qué la polarización del vacío no disminuye la velocidad de la luz?
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