Kvanttimekaniikalla, puhumattakaan kvanttikenttäteoriasta, on maine oudon, pelottavan ja ristiriitaisena. Tiedeyhteisössä on niitä, jotka eivät tähän päivään mennessä tunnista sitä. Kvanttikenttäteoria on kuitenkin ainoa kokeellisesti vahvistettu teoria, joka pystyy selittämään mikrohiukkasten vuorovaikutuksen alhaisilla energioilla. Miksi se on tärkeää? Moskovan fysiikan ja teknologian instituutin opiskelija ja perusvuorovaikutusten laitoksen jäsen Andrey Kovtun kertoo, kuinka tämän teorian avulla päästään luonnon tärkeimpiin lakeihin tai keksiä ne itse.

Kuten tiedät, kaikki luonnontieteet ovat tietyn hierarkian alaisia. Esimerkiksi biologialla ja kemialla on fyysinen perusta. Ja jos katsomme maailmaa suurennuslasin läpi ja lisäämme joka kerta sen voimaa vähentäen siten tietoa, pääsemme hitaasti kvanttikenttäteoriaan. Tämä on tiede, joka kuvaa äidin pienimpien jyvien ominaisuuksia ja vuorovaikutuksia, joista olemme tehty - hiukkasten, joita kutsutaan yleisesti alkeisaineiksi. Jotkut niistä - kuten esimerkiksi elektroni - ovat olemassa yksinään, kun taas toiset yhdistyvät ja muodostavat yhdistehiukkasia. Tunnetut protonit ja neutronit ovat juuri sellaisia ​​- ne koostuvat kvarkeista. Mutta kvarkit itse ovat jo alkeellisia. Fyysikkojen tehtävänä on siis ymmärtää ja johtaa näiden hiukkasten kaikki ominaisuudet ja vastata kysymykseen, onko fyysisten peruslakien hierarkiassa jotain muuta syvempää.

Todellisuutemme on kenttä, se koostuu kentistä, ja me olemme vain näiden kenttien alkeisherätteitä

Radikaalitieteilijöille perimmäisenä tavoitteena on maailman tietämyksen täydellinen vähentäminen, vähemmän radikaaleille tutkijoille syvemmälle tunkeutuminen mikrokosmoksen tai supermikrokosmosen hienouksiin. Mutta kuinka tämä on mahdollista, jos olemme tekemisissä vain hiukkasten kanssa? Vastaus on hyvin yksinkertainen. Me vain otamme ne ja työnnämme ne yhteen, lyömme ne kirjaimellisesti toisiaan vasten - kuten lapset, jotka haluavat nähdä jonkin mielenkiintoisen pienen esineen laitteen, heittävät sen lattialle ja tutkivat sitten sirpaleita. Törmäämme myös hiukkasiin ja sitten katsomme, mitä uusia hiukkasia syntyy törmäyksen aikana ja mitkä hajoavat pitkän matkan jälkeen upeassa eristyksissä. Kaikki nämä prosessit kvanttiteoriassa kuvataan ns. hajoamis- ja sirontatodennäköisyyksien avulla. Kvanttikenttäteoria käsittelee näiden suureiden laskemista. Mutta ei vain heitä.

Vektorit koordinaattien ja nopeuksien sijaan

Suurin ero kvanttimekaniikan välillä on se, että emme enää kuvaa fyysisiä kappaleita käyttämällä koordinaatteja ja nopeuksia. Kvanttimekaniikan peruskäsite on tilavektori. Se on laatikko kvanttimekaanista tietoa tutkimastamme fyysisestä järjestelmästä. Ja käytän sanaa "järjestelmä", koska tilavektori on asia, joka voi kuvata sekä elektronin että isoäidin tilaa, joka kuorii siemeniä penkillä. Toisin sanoen tällä konseptilla on erittäin laaja kattavuus. Ja haluamme löytää kaikki tilavektorit, jotka sisältäisivät kaiken tarvitsemamme tiedon tutkittavasta kohteesta.

Lisäksi on luonnollista esittää kysymys "Mutta kuinka voimme löytää nämä vektorit ja sitten poimia niistä mitä haluamme?". Tässä tulee avuksemme seuraava tärkeä kvanttimekaniikan käsite - operaattori. Tämä on sääntö, jolla yksi tilavektori osoitetaan toiselle. Operaattoreilla täytyy olla tiettyjä ominaisuuksia, ja jotkut (mutta eivät kaikki) heistä poimivat tilavektoreista tietoa tarvitsemistamme fyysisistä suureista. Tällaisia ​​operaattoreita kutsutaan fyysisten suureiden operaattoreiksi.

Mittaa sitä, mitä on vaikea mitata

Kvanttimekaniikka ratkaisee peräkkäin kaksi ongelmaa - stationäärisen ja evolutionaarisen, ja vuorostaan. Stacionaarisen ongelman ydin on määrittää kaikki mahdolliset tilavektorit, jotka voivat kuvata fyysistä järjestelmää tietyllä hetkellä. Tällaiset vektorit ovat fyysisten suureiden operaattorien ns. ominaisvektoreita. Kun ne on määritelty alussa, on mielenkiintoista nähdä, kuinka ne kehittyvät eli muuttuvat ajan myötä.

Muon on epästabiili alkuainehiukkanen, jolla on negatiivinen sähkövaraus ja spin 1⁄2. Antimuoni on antihiukkanen, jonka kvanttiluvut (mukaan lukien varaus) ovat vastakkaisia, mutta joilla on sama massa ja spin.

Katsotaanpa evoluutioongelmaa alkuainehiukkasten teorian näkökulmasta. Oletetaan, että haluamme törmätä elektronin ja sen kumppanin - positronin. Toisin sanoen meillä on tilavektori-1, joka kuvaa elektroni-positroniparia tietyllä momentilla alkutilassa. Ja sitten haluamme selvittää, millä todennäköisyydellä elektronin ja positronin törmäyksen jälkeen syntyy myoni ja antimuoni. Toisin sanoen järjestelmää kuvataan tilavektorilla, joka sisältää tietoa myonista ja sen antipartnerista, myös tietyllä momentilla lopullisessa tilassa. Tässä on sinulle evoluutioongelma - haluamme tietää, millä todennäköisyydellä kvanttijärjestelmämme hyppää tilasta toiseen.

Ratkaiskaamme myös fyysisen järjestelmän siirtymisongelma tilasta-1 tilaan-2. Oletetaan, että sinulla on ilmapallo. Hän haluaa päästä pisteestä A pisteeseen B, ja on monia ajateltavissa olevia tapoja, joilla hän voisi tehdä tämän matkan. Mutta jokapäiväinen kokemus osoittaa, että jos heittää pallon tietyssä kulmassa ja tietyllä nopeudella, sillä on vain yksi todellinen polku. Kvanttimekaniikka väittää toisin. Hän sanoo, että pallo kulkee kaikkia näitä lentoratoja pitkin samanaikaisesti. Jokainen lentorata antaa oman (suuremman tai pienemmän) panoksensa siirtymisen todennäköisyyteen pisteestä toiseen.

kentät

Kvanttikenttäteoriaa kutsutaan niin sanotuksi, koska se ei kuvaa hiukkasia sinänsä, vaan joitain yleisempiä kokonaisuuksia, joita kutsutaan kentäksi. Kvanttikenttäteoriassa hiukkaset ovat kenttien alkeiskantajia. Kuvittele valtamerten vedet. Olkoon valtameremme tyyni, sen pinnalla ei ole mitään kuohuvaa, ei aaltoja, vaahtoa ja niin edelleen. Meidän valtameremme on pelto. Kuvittele nyt yksinäinen aalto - vain yksi aallon harja kukkulan muodossa, joka syntyy jonkinlaisen jännityksen seurauksena (esimerkiksi osuminen veteen), joka nyt kulkee valtameren laajuuksien halki. Tämä on hiukkanen. Tämä analogia havainnollistaa pääajatusta: hiukkaset ovat kenttien alkeisheräteitä. Todellisuutemme on siis kenttä, ja me koostumme vain näiden kenttien alkeisherätteistä. Koska heidän kvanttinsa ovat syntyneet samoista kentistä, ne sisältävät kaikki esi-isänsä ominaisuudet. Tällainen on hiukkasten rooli maailmassa, jossa on samanaikaisesti monia valtameriä, joita kutsutaan kentäksi. Klassisesta näkökulmasta itse kentät ovat tavallisia numeerisia funktioita. Ne voivat koostua vain yhdestä funktiosta (skalaarikentät) tai ne voivat koostua useista funktioista (vektori-, tensori- ja spinorikentät).

Toiminta

Nyt on taas aika muistaa, että jokainen liikerata, jota pitkin fyysinen järjestelmä siirtyy tilasta-1 tilaan-2, muodostuu jonkin todennäköisyysamplitudin mukaan. Yhdysvaltalainen fyysikko Richard Feynman ehdotti työssään, että kaikkien lentoreittien panokset ovat suuruudeltaan yhtä suuret, mutta eroavat vaiheittain. Yksinkertaisesti sanottuna, jos sinulla on aalto (tässä tapauksessa kvanttitodennäköisyysaalto), joka kulkee pisteestä toiseen, vaihe (jaettuna kertoimella 2π) osoittaa kuinka monta värähtelyä mahtuu tälle polulle. Tämä vaihe on luku, joka lasketaan jollakin säännöllä. Ja tätä numeroa kutsutaan toiminnaksi.

Universumin perusta on itse asiassa kauneuden käsite, joka heijastuu termissä "symmetria"

Toimintaan liittyy perusperiaate, jolle nyt rakennetaan kaikki järkevät fysiikkaa kuvaavat mallit. Tämä on vähiten toimien periaate, ja lyhyesti sanottuna sen olemus on seuraava. Oletetaan, että meillä on fyysinen järjestelmä - se voi olla joko piste tai pallo, joka haluaa liikkua paikasta toiseen, tai se voi olla jonkinlainen kenttäkokoonpano, joka haluaa muuttua ja muuttua erilaiseksi kokoonpanoksi. He voivat tehdä tämän monin tavoin. Esimerkiksi hiukkanen yrittää päästä pisteestä toiseen Maan gravitaatiokentässä, ja näemme, että yleisesti ottaen on olemassa äärettömän monia tapoja, joilla se voi tehdä tämän. Mutta elämä ehdottaa, että todellisuudessa tietyissä alkuolosuhteissa on vain yksi liikerata, jonka avulla se pääsee pisteestä toiseen. Nyt - vähiten toimien periaatteen olemukseen. Tietyn säännön mukaan annamme jokaiselle lentoradalle numeron, jota kutsutaan toiminnaksi. Sitten vertaamme kaikkia näitä lukuja ja valitsemme vain ne liikeradat, joilla toiminta on minimaalinen (joissakin tapauksissa maksimaalinen). Tällä menetelmällä valita pienimmän toiminnan polut, voidaan saada Newtonin lait klassiseen mekaniikkaan tai yhtälöt, jotka kuvaavat sähköä ja magnetismia!

Jäljelle jää jäännös, koska ei ole kovin selvää, millainen numero tämä on - toiminta? Jos et katso tarkkaan, tämä on abstrakti matemaattinen suure, jolla ei ensi silmäyksellä ole mitään tekemistä fysiikan kanssa - paitsi että se sylkee satunnaisesti tuntemamme tuloksen. Itse asiassa kaikki on paljon mielenkiintoisempaa. Vähimmän toiminnan periaate saavutettiin alun perin Newtonin lakien seurauksena. Sitten sen perusteella muotoiltiin valon etenemisen lait. Se voidaan saada myös yhtälöistä, jotka kuvaavat sähkön ja magnetismin lakeja, ja sitten päinvastaisessa suunnassa - vähimmän toiminnan periaatteesta päästä samoihin lakeihin.

On huomionarvoista, että erilaiset teoriat saavat ensi silmäyksellä saman matemaattisen muotoilun. Ja tämä johtaa meidät seuraavaan olettamukseen: emmekö voisi itse keksiä joitain luonnonlakeja käyttäen vähimmän toiminnan periaatetta ja etsiä niitä sitten kokeessa? Osaamme ja teemme! Tämä on tämän luonnottoman ja vaikeasti ymmärrettävän periaatteen tarkoitus. Mutta se toimii, mikä saa meidät ajattelemaan sitä juuri järjestelmän fysikaalisena ominaisuutena, ei modernin teoreettisen tieteen abstraktina matemaattisena muotoiluna. On myös tärkeää huomata, että emme voi kirjoittaa mitään toimintaa, jota mielikuvituksemme kertoo meille. Kun yritämme selvittää, miltä seuraavan fysikaalisen kentän teorian pitäisi näyttää, käytämme fyysisen luonnon symmetrioita, ja yhdessä aika-avaruuden perusominaisuuksien kanssa voimme käyttää monia muita mielenkiintoisia symmetrioita, joita ryhmäteoria kertoo meille. (Yleisen algebran osa, joka tutkii algebrallisia rakenteita, joita kutsutaan ryhmiksi, ja niiden ominaisuuksia. - Noin toim.).

Symmetrian kauneudesta

On huomionarvoista, että meillä ei ole vain yhteenveto lakeista, jotka kuvaavat joitain luonnonilmiöitä, vaan tapa saada teoreettisesti lakeja, kuten Newtonin tai Maxwellin yhtälöt. Ja vaikka kvanttikenttäteoria kuvaa alkuainehiukkasia vain alhaisella energiatasolla, se on jo palvellut fyysikoita kaikkialla maailmassa hyvin ja on edelleen ainoa teoria, joka kuvaa järkevästi pienimpien maailmamme muodostavien tiilien ominaisuuksia. Tiedemiehet itse asiassa haluavat kirjoittaa sellaisen toiminnan, vain kvanttitoiminnan, joka sisältäisi kaikki mahdolliset luonnonlait kerralla. Vaikka se onnistuisikin, se ei ratkaisisi kaikkia meitä kiinnostavia kysymyksiä.

Luonnonlakien syvällisen ymmärtämisen ytimessä ovat tietyt luonteeltaan puhtaasti matemaattiset kokonaisuudet. Ja nyt, jotta voidaan yrittää tunkeutua maailmankaikkeuden syvyyksiin, on hylättävä korkealaatuiset, intuitiivisesti ymmärrettävät argumentit. Kvanttimekaniikasta ja kvanttikenttäteoriasta puhuttaessa on hyvin vaikea löytää ymmärrettäviä ja havainnollistavia analogioita, mutta tärkein asia, jonka haluan ilmaista, on se, että universumi perustuu itse asiassa kauneuden käsitteeseen, joka heijastuu termissä "symmetria". Symmetria liittyy tahattomasti kauneuteen, kuten se oli esimerkiksi muinaisten kreikkalaisten keskuudessa. Ja juuri symmetriat kvanttimekaniikan lakien ohella ovat maailman pienimpien tiilien järjestelyn taustalla, joihin fyysikot ovat tähän mennessä onnistuneet pääsemään.

Kaikki kirjat voi ladata ilmaiseksi ja ilman rekisteröitymistä.

UUSI. E.Zi. KVANTTIKENTTÄTEORIA Pähkinänkuoressa. vuonna 2009. 616 s. djvu. 9,1 Mt.
Tunnettu teoreettinen fyysikko Anthony Zee tuo monografiassaan aiheeseen yhden teoreettisen fysiikan tärkeimmistä ja monimutkaisimmista osista, kvanttikenttäteorian. Kirja käsittelee hyvin monenlaisia ​​kysymyksiä: renormalisaatiota ja mittainvarianssia, p-normiryhmää ja tehollista toimintaa, symmetriat ja niiden spontaani rikkoutuminen, alkeishiukkasfysiikka ja aineen tiivistynyt tila. Toisin kuin aiemmin julkaistut aihetta käsittelevät kirjat, E.Zeen työ keskittyy painovoimaan ja käsittelee kvanttikenttäteorian soveltamista nykyaikaiseen kondensoituneen aineen teoriaan.

Poistettu tekijänoikeuksien haltijoiden pyynnöstä

Aineet.

UUSI. Belokurov V.V., Shirkov D.V. Hiukkasten vuorovaikutuksen teoria. 1986 160 sivua djvu. 1,5 Mt.
Kirja sisältää esittelyn kehityshistoriasta ja alkuainehiukkasten vuorovaikutusteorian nykytilasta. Kirjan päätehtävänä on antaa kuva kvanttikenttäteorian kehityksestä sellaisessa muodossa, joka on saatavilla fyysikoille, jotka eivät työskentele tällä alalla. Pääajatusten kronologisen kehityksen pääpiirteittäin esitellään renormalisaatioiden teoria ja renormalisaatioryhmä, mittateorioita, sähköheikkojen vuorovaikutusten mallia ja kvanttikromodynamiikkaa sekä uusimpia tutkimusalueita, jotka liittyvät ns. kaikki vuorovaikutukset ja supersymmetria.
Opiskelijoille, jatko-opiskelijoille ja eri fyysisten erikoisalojen tutkijoille, jotka ovat kiinnostuneita alkuainehiukkasten teorian ongelmista.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Andreev. Teoria hiukkasista, joilla on puoli kokonaisluku spin. Atomitasojen hyperhieno rakenne. 2003 55 sivua djvu. Koko 430 Kb.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Akhiezer, Berestetsky. Kvanttielektrodynamiikka. Koko 6,3 Mb.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

A. Bogush. Johdatus sähköheikkojen vuorovaikutusten mittauskenttäteoriaan. 2. painos 2003 361 s. djvu. 19,8 Mt.
Kirjassa hahmotellaan systemaattisesti ja selkeästi klassisen (ilman toista kvantisointia) alkuainehiukkasten kenttäteorian perusteita, niiden sähkömagneettisia ja heikkoja (elektroheikko) vuorovaikutuksia. Kuvataan lyhyesti vapaiden massiivisten ja massattomien hiukkasten kentät spinillä 0, 1 ja 1/2. Alkuasentoja käsitellään ja Weinberg-Glashow-Salam -mittarin teorian rakentamisen sähköheikkoa vuorovaikutusta päävaiheita analysoidaan yksityiskohtaisesti. Tarkastellaan ja sovelletaan yksinkertaista kaaviota sähkömagneettisten ja heikkojen prosessien kuvaamiseksi ja laskemiseksi klassisessa kenttäteoriassa, joka perustuu Greenin funktiomenetelmän ja häiriöteorian käyttöön. Esitetystä vapaiden ja vuorovaikutteisten kenttien teoriasta annetaan yhtenäinen matriisiformulaatio.
Suunniteltu tutkijoille, opettajille, jatko-opiskelijoille ja opiskelijoille. Sitä voidaan käyttää opetusapuna aloittelijoille tämän aineen opiskeluun.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

A.A. Belavin toimittaja. Instantonit, kielet ja konformaalinen kenttäteoria: Artikkelikokoelma. 2002 448 s. djvu. 4,0 Mt.
Kokoelma koostuu 24 artikkelista, jotka on omistettu modernin kvanttikenttäteorian kysymyksiin (kriittisten ilmiöiden konforminen symmetria, tekijäsironta kaksiulotteisissa teorioissa, instantonit ja monopolit mittariteorioissa, relativististen merkkijonojen vuorovaikutus) ja sen matemaattista analyysiä (algebrallinen topologia, esitystapa) äärettömän ulottuvuuden teoria Lie-algebrat, teoriakvanttiryhmät jne.). Artikkeleita julkaistiin kotimaisissa ja ulkomaisissa aikakauslehdissä vuosina 1970-1990. Tämä kirja on kokoelma teoreettisen fysiikan instituuttiin liittyvän ryhmän töitä. L.D. Landau. Näillä teoksilla oli tärkeä rooli nykyaikaisen kvanttikenttäteorian, mukaan lukien merkkijonoteorian, muodostumisessa sekä useilla matematiikan aloilla.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

N.N. Bogolyubop, D.V. Shirkov. kvanttikentät. Opetusohjelma. 1980 319 s. djvu. 3,7 Mt.
Viime vuosina aineen kvanttiteorian perustana olevien relativististen kvanttikenttien kurssi on ottanut vahvan paikan yliopiston fysiikan laitosten opetussuunnitelmissa. Tämä kirja on suunniteltu oppikirjaksi, joka on tarkoitettu alan ensikertalaisille opiskelijoille. Kirjan suunnitelma noudattaa samojen kirjoittajien tunnetun monografian "Johdatus kvantisoitujen kenttien teoriaan" ensimmäistä puoliskoa ja sisältää lineaarisen esityksen kvanttikenttien teoria, alkaen vapaista klassisista kentistä ja päättyen erojen eliminointitekniikkaan häiriöteoriassa. Esitys on huomattavasti yksinkertaistettu mainittuun monografiaan verrattuna. Jokaisen kappaleen materiaali vastaa noin puolentoista tunnin luentoja ja kirjan koko sisältö vuoden kurssia. Liitteen sisältämä tekninen materiaali sekä kirjan lopussa seitsemän tehtävän muodossa olevat tehtävä- ja harjoitussarjat on tarkoitettu seminaareihin.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

V.V. Belokurov, D.V. Shirkov. Hiukkasten vuorovaikutuksen teoria. 1986 159 s. djvu. 1,5 Mt.
Kirja sisältää esittelyn kehityshistoriasta ja alkuainehiukkasten vuorovaikutusteorian nykytilasta. Kirjan päätehtävänä on antaa kuva kvanttikenttäteorian kehityksestä sellaisessa muodossa, joka on saatavilla fyysikot, jotka eivät työskentele tällä alalla. Pääajatusten kronologisen kehityksen hahmotelman ohella esitellään renormalisaatioiden teoria ja renormalisointiryhmä, mittateorioita, sähköheikkojen vuorovaikutusten mallia ja kvanttikromodynamiikkaa, uusimmat tutkimusalueet, jotka liittyvät kaiken yhdistämiseen. vuorovaikutuksia ja supersymmetriaa. Opiskelijoille, jatko-opiskelijoille ja eri fyysisten erikoisalojen tutkijoille, jotka ovat kiinnostuneita alkuainehiukkasten teorian ongelmista.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Bilenky. Johdatus Feynman-kaaviotekniikkaan. 215 sivua Koko 4,2 Mb. djvu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Bogolyubov N.N., Logunov A.A., Oksak A.I., Todorov I.T. Kvanttikenttäteorian yleiset periaatteet. 1987. 616 s. djvu. 10,9 Mt.
Omistettu kvanttikenttäteorian aksiomaattisen suunnan tulosten systemaattiselle esittelylle. Osa I sisältää tarvittavat tiedot funktionaalisesta analyysistä ja yleistettyjen funktioiden teoriasta sekä useiden monimutkaisten muuttujien funktioteorian elementtejä. Keskeisellä paikalla (osat II-IV) ovat aksiomaattisen kvanttikenttäteorian eri lähestymistavat - algebrallinen lähestymistapa, Whitemanin ja Lehmanin - Symanzik - Zimmermanin formalismit, S-matriisimenetelmä. Tässä esitetään kvanttikenttäteorian perustulokset - GSR-lause, spinin yhteys tilastoihin, Haag-lause, Goldstonen teoreema jne. Mukana on osia, jotka on omistettu teorioille, joilla on määrittelemätön metriikka. Yleistä teoriaa havainnollistetaan eksplisiittisesti ratkaistavilla kaksiulotteisilla malleilla. Osa V sisältää kehitetyn laitteen sovelluksia sirontaamplitudien analyyttisiin ominaisuuksiin ja alkuainehiukkasten vuorovaikutuksen teoriaan suurilla energioilla. Lukuisat harjoitukset muodostavat erottamattoman osan tekstiä.
Tutkijoille, jatko-opiskelijoille ja kvanttikenttäteoriaan ja matemaattiseen fysiikkaan erikoistuville opiskelijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

D. Bjorken ja S. Drell. Relativistinen kvanttiteoria. 2 osassa.
Osa 1. Relativistinen kvanttimekaniikka. Tilavuus: 297 sivua djvu. 2,9 Mt. Tunnettujen amerikkalaisten teoreettisten fyysikkojen kirjoittama kirja on kvanttielektrodynamiikan systemaattinen kurssi. Kaikkien asioiden käsittely tapahtuu jakofunktiomenetelmän pohjalta, mikä tekee esityksestä selkeän ja helposti lähestyttävän. Kirjassa käsitellään yksityiskohtaisesti Dirac-yhtälöä ja sen ratkaisujen ominaisuuksia, etenemisfunktiomenetelmää, renormalisaatioiden ongelmaa ja nollaspinisten hiukkasten sähködynamiikkaa jne. Kehitettyjä menetelmiä sovelletaan alkuainehiukkasten ei-sähkömagneettisiin vuorovaikutuksiin.
Osa 2. Relativistiset kvanttikentät. 408 sivua djvu. 4,1 Mt. Siinä hahmotellaan johdonmukaisesti ja harkitusti kvanttikenttäteorian perusteita sekä useita erityiskysymyksiä, mukaan lukien renormalisointiryhmämenetelmät ja dispersiosuhteiden menetelmät. Jokaisen luvun lopussa on tehtäviä, jotka auttavat ymmärtämään yllä olevaa.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

DI. Blokhintsev. Tila ja aika mikrokosmuksessa. 2. painos 1982 352 s. djvu. 3,1 Mt.
Monografia on omistettu alkuainehiukkasten maailman tila-ajallisen kuvauksen kriittiselle analyysille. Siinä ilmaiset myös ajatuksen siitä, että modernin teorian vaikeudet liittyvät vääriin hepmegrillisiin ideoihin kuvattaessa alkuainehiukkasten vuorovaikutuksia pienillä etäisyyksillä, annetaan yksityiskohtainen analyysi näistä vaikeuksista ja hahmotellaan useita uusia suuntauksia liittyen erilaisia ​​modifikaatioita aika-avaruussuhteissa.
Klassisen tieteen makrokosmoksen ilmiöanalyysin pohjalta kehittämien tavanomaisten geometristen käsitteiden ohella tämä kirja esittelee suurella omaperäisyydellä kysymyksiä, jotka liittyvät mikrokosmoksen erilaisten geometristen suhteiden kuvaukseen: hiukkasten koordinaattien ja ajan mittaamiseen relativistiset ja ei-relativistiset tapaukset, hiukkasten lokalisointi, signaalien eteneminen epälineaarisissa kenttäteorioissa, aika-avaruuden kvantisointi jne.
Monografia käsittelee kysymyksiä, jotka liittyvät kvanttikenttäteorian mikro- ja makrokausaalisuuden ehtoihin. Tässä on monia mielenkiintoisia kirjoittajalle kuuluvia tuloksia, esimerkiksi yhteys kausaalisuuden rikkomisen pienillä aika-avaruusalueilla ja havaittujen prosessien välillä alkuainehiukkasten sironnan aikana.
Suurin osa kirjassa esitetyistä tuloksista ei ole juuri julkaistu aiemmin.
Kirja on tarkoitettu teoreettisen fysiikan opiskelijoille, jatko-opiskelijoille ja tutkijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Weinberg. Kvanttikenttäteoria. 3 osassa. Kirjan on kirjoittanut erinomainen amerikkalainen tiedemies ja Nobel-palkinnon voittaja, ja se kattaa paitsi teorian pääkysymykset myös lukuisia viime vuosien ajatuksia. 2003 djvu

Volume 1. Yleinen torium. 650 sivua 4,8 Mb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Osa 2. Nykyaikaiset sovellukset. 530 sivua 4,2 Mb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Volume 3. Supersymmetria. 482 sivua 6,2 Mb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

A.N. Vasiljev. Funktionaaliset menetelmät kvanttikenttäteoriassa ja tilastoissa. 1975 295 s. djvu. 7,4 Mt.
Monografia on systemaattinen johdatus kvanttikenttäteorian laitteistoon ja sille ominaiseen funktionaaliseen tekniikkaan - erilaisten suureiden esityksiä funktionaaleilla ja funktionaalisilla integraaleilla, yhtälöitä variaatioderivaataina jne. Se korostaa tämän laitteen yhtenäisyyttä täysin eri teoreettisen fysiikan osissa. : tavallinen kvanttimekaniikka , kvanttimekaniikka toisessa kvantisointiesityksessä, relativistinen kvanttikenttäteoria, euklidinen kenttäteoria, kvanttitilastot äärellisille lämpötiloille ja klassiset tilastot epäideaalisista kaasu- ja spinjärjestelmistä.
Kirja on tarkoitettu kvanttimekaniikan, kenttäteorian ja tilastotieteen perusteet tunteville lukijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Wentzel G. Johdatus aaltokenttien kvanttiteoriaan. 1947 294 s. djvu. 5,9 Mt.
Kirja sisältää systemaattisen ja tarkan esityksen aaltokenttien kvanttiteoriasta: sähkömagneettisista, elektronisista ja mesonikentistä sen nykyisessä tilassa.
Kirja on tarkoitettu teoreettisille fyysikoille, mutta se voi olla hyödyllinen myös testaajille, jotka haluavat laajentaa teoreettista horisonttiaan.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Heitler. SÄTEILYN KVANTTITEORIA. 1956 485 s. djvu. 11,1 Mt.
Kirja on omistettu varautuneiden hiukkasten ja säteilykentän vuorovaikutuksen aiheuttamien vaikutusten systemaattiselle tarkastelulle. Tämä päätavoite määritti kirjan pääpiirteet. Kirjoittajan päähuomio kiinnitetään konkreettisten tulosten saamiseen, jotka pääsääntöisesti pelkistyvät numeerisiksi arvoiksi, joita verrataan välittömästi huolellisesti kokeellisiin tietoihin. Yleisluonteisilla kysymyksillä on kirjassa jonkin verran toissijainen rooli, ja niitä käsitellään vain, jos se on sovellusten kannalta tarpeellista. Tämä erottaa Säteilykvanttiteorian muista. Erityisen huomionarvoista on esityksen selkeä ja helposti lähestyttävä luonne, mikä tekee kirjasta erinomaisen lähdetyökalun kokeilijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Grib AA, Mamaev SG, Mostepanenko VM Kvanttiefektit voimakkaissa ulkoisissa kentissä. 1980, 296 sivua djvu. 3,3 Mt.
Ensimmäistä kertaa maailmankirjallisuudessa esitetään teoria tyhjiökvanttivaikutuksista ulkoisissa sähkömagneettisissa ja gravitaatiokentissä. Bogolyubovin muunnosmenetelmän perusteella tarkastellaan hiukkasten luomista tyhjiöstä ulkoisten kenttien avulla sekä tyhjiön polarisaatiota ja spontaania symmetrian rikkoutumista. Kvanttivaikutuksia analysoidaan yksityiskohtaisesti yhtenäisessä sähkökentässä, ylikriittisessä Coulombin kentässä, gravitaatiokentässä lähellä kosmologista singulaarisuutta ja mustissa aukoissa. Kirjassa esitetty aineisto on kvanttikenttäteorian, alkeishiukkasfysiikan, yleisen suhteellisuusteorian ja astrofysiikan risteyksessä.
Yllä mainittujen alojen asiantuntijoille ja asianomaisten erikoisalojen vanhemmille opiskelijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Glimm, Jaffe. Kvanttifysiikan matemaattiset menetelmät. 450 sivua djvu, 4,3 Mb.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ladata

Sienet. Kvanttielektrodynamiikka. 290 sivua Koko 830 Kb. djvu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Devitt B.S. Dynaaminen ryhmien ja kenttien teoria. 1987 288 sivua pdf. 10,4 Mt.
Tunnetun amerikkalaisen teoreettisen fyysikon yli 20 vuotta sitten kirjoittama ja saman kirjailijan myöhemmillä artikkeleilla täydennetty kirja on klassinen teos mittakenttien ja kvanttigravitaation teoriasta. Se sisältää johdonmukaisen geometrisiin ja funktionaalisiin menetelmiin perustuvan kvanttikenttäteorian konstruktion. Kirja antaa säteilykorjausten teorian spatiotemporaalisen lähestymistavan perusteet ja on alkuperäinen tämän tyyppinen systemaattinen käsikirja. Yhdessä perinteisten tekstien kanssa se voi toimia hyvänä johdannona nykyaikaiseen kvanttikenttäteoriaan. Tähän alaan erikoistuneet teoreettiset fyysikot voivat käyttää sitä arvokkaana oppikirjana, jolle ei ole vastaavaa kirjallisuudessa.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Dirac. Luentoja kvanttikenttäteoriasta. Koko 1,5 Mb. djvu. 150 sivua

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

E. Sailer. Mittariteoriat yhteydestä konstruktiiviseen kvanttikenttäteoriaan ja tilastolliseen mekaniikkaan. 1985 225 s. djvu. 2,1 Mt.
Tunnetun saksalaisen Saksan liittotasavallan tutkijan monografia on omistettu kvanttimittarimalleille, sekä diskreeteille että jatkuville, ja niiden yhteydelle kvarkkien ei-sirontaongelmaan. Tässä tapauksessa aihetta tarkastellaan konstruktiivisen kenttäteorian ja tilastomekaniikan näkökulmasta.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Itsikson, Zuber. Kvanttikenttäteoria. 2 osassa. 1984 djvu.
Kuuluisten ranskalaisten teoreetikkojen K Idiksonin ja J-B Zuberin kirja on moderni kvanttikenttäteorian kurssi, joka kattaa sekä tämän fysiikan alan pääkohdat että tuoreet tulokset. Kirja on julkaistu venäjäksi kahdessa osassa.
Osa 1. Ensimmäinen osa hahmottelee kvanttikenttäteorian perusteita. Tämä sisältää vapaiden kenttien teorian, kenttien kvantisoinnin, symmetrian perusominaisuuksien kuvauksen, S-matriisin teorian, analyyttiset ominaisuudet, useiden sähködynaamisten prosessien laskennan jne.
Osa 2. Toinen osa käsittelee renormalisaatioiden teoriaa, funktionaalisia menetelmiä, ei-Abelin mittakenttien teoriaa, renormalisointiryhmää, valokartiodynamiikkaa jne.
Kirja on tarkoitettu kvanttikenttäteorian ja alkeishiukkasfysiikan ongelmia käsitteleville tieteellisille työntekijöille, jatko-opiskelijoille ja seniori-opiskelijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .lataa 1 . . . . . . . . . . . . . . . .lataa 2

DI. Kazakov. Johdatus kvanttikenttäteoriaan. 2008 64 sivua djvu. 339 kb.
Nämä luennot tarjoavat alkeellisen johdannon kvanttikenttäteorian perusteisiin. Tavoitteenamme on aloittaa alusta ja keskustella peruskäsitteistä rakentaaksemme formalismia, jota tarvitaan perusvuorovaikutusten standardimallin rakentamiseen. Materiaali on jaettu 5 luentoon. Fysiikan kurssi.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Kushnireiko AN Johdatus kvanttikenttäteoriaan. Proc. yliopistojen tuki. 1971. 304 s. djvu. 2,8 Mt.
Tämä opetusohjelma sisältää johdannon kvanttikenttäteoriaan. Kirja on tarkoitettu yliopistojen ja pedagogisten laitosten fyysisten ja matemaattisten tiedekuntien opiskelijoille. Siitä voi olla hyötyä tutkijoille, jotka aloittavat kvanttikenttäteorian opiskelun ensimmäistä kertaa.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Ahven. Leptonit ja kvarkit. 2. painos tarkistettu ja täydennetty 345 s. djv. Koko 3,4 Mb.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Preparata J. Realistinen kvanttifysiikka. 2005 vuosi. 124 sivua 122 sivua djvu. 2,1 Mt.
Kirja perustuu luentokurssiin, joka perustuu kirjailijan kvanttikenttäteorian ja hiukkasten vuorovaikutuksen (nykyisin standardimallin) alan tutkimuksen tuloksiin. Kirja on kirjoitettu elävällä ja helposti lähestyttävällä kielellä, jonka ansiosta lukija voi olla kiinnostunut tästä melko vaikeasta hahmotettavaksi ja ymmärtäväksi aiheesta. Kirjoittaja omisti osan kirjasta esittämään oman näkökulmansa moniin kvanttifysiikan ongelmiin.
Monille fyysikoille ja matemaatikoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

MINÄ. Peskin, D.V. Schröder. Johdatus kvanttikenttäteoriaan. vuosi 2001. 784 s. djvu. 5,6 Mt.
Amerikkalaisten fyysikkojen, professorien Peskinin ja Schroederin kirja on kvanttikenttäteorian (QFT) oppikirja. Se vastaa täysimittaista kolmen lukukauden luentokurssia perustutkinto- ja jatko-opiskelijoille. Kirja kattaa standardiosien, kuten vapaiden kenttien kvantisoinnin ja Feynmanin sääntöjen lisäksi myös renormalisointiryhmän ja toiminnallisen integraation ideoiden ja menetelmien esittelyn. Se antaa myös teorian mittarikentistä, mukaan lukien standardimalli. Muutama vuosi sitten ilmestynyt Peskinin ja Schroederin kirja on saavuttanut suuren suosion ja siitä on jo viisi englanninkielistä painosta. Tutkijoille, jatko-opiskelijoille sekä fyysisten ja matemaattisten erikoisalojen opiskelijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Penrose R., Rindler W. Spinorit ja aika-avaruus. 2 osassa. djvu. yhdessä arkistossa.
Volume 1. Kaksispinorilaskenta ja relativistiset kentät. 1987 587 s. Ensimmäinen kuuluisan englantilaisen Penrosen ja kuuluisan amerikkalaisen tiedemiehen Rndlerin perustavanlaatuinen monografia, jossa ensimmäistä kertaa maailmankirjallisuudessa laaja kirjo selkärangan menetelmiin liittyviä kysymyksiä teoreettisessa fysiikassa esitetään yhtenäisestä näkökulmasta. . Kirjoittajat esittelevät 2-spinorisen laskennan, joka antaa itse fysikaaliselle aika-avaruudelle spinorirakenteen, ja ymmärtävät tämän syvällisempänä kuvaustasona kuin tavallinen maailmantensoreja käyttävä lähestymistapa.
Volume 2. Spinor- ja twistor-menetelmät tila-aikageometriassa. 1988 572 s. Kuuluisan englantilaisen Penrosen ja kuuluisan amerikkalaisen Rindlerin kirja on kirjoitettu jatkoksi samojen kirjoittajien aikaisemmalle kirjalle "Spinors and space-time. Two-spinor calculus ja relativist kentät” (M.: Mnr, 1987), mutta se on täysin itsenäinen, koska se toistaa kaiken tarvittavan materiaalin edellisestä kirjasta. Se on perustavanlaatuinen monografia, jossa ensimmäistä kertaa maailmankirjallisuudessa esitellään yhtenäisestä asennosta laaja kirjo kysymyksiä, jotka liittyvät kaksisuuntaisiin menetelmiin (Penrosen ehdottama) teoreettisessa fysiikan alalla. Kirjoittajat esittelevät spinori- ja twistorimenetelmiä ja varustavat teknis-geometrisen "dynamiikan" perustan olevan monisarjan käsitteen spinori- (twistor-)rakenteella.
varten. laajan profiilin teoreettiset fyysikot (ei pelkästään relativistisen fysiikan ja alkeishiukkasfysiikan alalla) matemaatikoille sekä jatko-opiskelijoille ja vastaavien erikoisalojen opiskelijoille.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

P. Ramon. Kenttäteoria. Moderni johdantokurssi. 1984 336 s. djvu. 3,4 Mt.
P. Ramonin (USA) kirjassa kvanttikenttäteoria (häiriöteorian puitteissa) esitetään johdonmukaisesti funktionaalisen integraalin käsitteen pohjalta. Kaikki tärkeimmät laskelmat esitetään kokonaisuudessaan, minkä ansiosta lukija ei vain voi tutustua uusimman kvanttikenttäteorian pääideoihin, vaan myös hallita monimutkaisten laskelmien tekniikkaa. Jokaisen luvun jälkeen annetaan harjoituksia ja tehtäviä. Kirja voi toimia pohjana aiheen jatkotutkimukselle erikoistuneiden arvostelujen, monografioiden ja alkuperäisten julkaisujen kautta, jolloin se täyttää merkittävän aukon modernin kvanttikenttäteorian opetuskirjallisuudessa.
Vanhemmille opiskelijoille, jatko-opiskelijoille ja aloitteleville tiedemiehille alkeishiukkasfysiikan alalla.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ladata

Redkov V.M. Hiukkaskentät Riemannin avaruudessa ja Lorentzin ryhmässä. 2008 495 s. djvu. 5,4 Mt.
Alkuainehiukkasten aaltoyhtälöitä ulkoisten gravitaatiokenttien läsnä ollessa, joita kuvataan pseudo-Riemannin tila-aikarakenteeksi, on tutkittu. Minkowski-avaruudessa muodostettujen aaltoyhtälöiden yleiset kovarianttiyleistykset esitetään yhtäläisesti bosoneille ja fermioneille, kun käytetään yhtenäistä yleistä Tetrode-Weyl-Fock-Ivanenko-tetradireseptiä, joka perustuu Lorentz-ryhmän esityksiin. Lorentz-ryhmällä on määrittävä ja yhdistävä rooli hiukkaskenttien kuvaamisessa sekä tasaisessa että kaarevassa aika-avaruudessa; ero on siinä, että tasaisessa avaruudessa Lorentz-ryhmä toimii aaltoyhtälöiden globaalina symmetriana, kun taas pseudo-Riemannin avaruudessa se on koordinaateista riippuvaisen paikallisen symmetriaryhmän roolissa. Se on tarkoitettu tutkijoille, jatko-opiskelijoille ja ylemmän tason opiskelijoille, jotka ovat erikoistuneet teoreettisen fysiikan alaan.
Bibliografia: 1220 nimeä (2008 asti), minkä vuoksi kirja sijoitettiin

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

L. Ryder. Kvanttikenttäteoria. 1998 511 s. djvu. 5,1 Mt.
Englantilainen fyysikon kirja on täydellinen ja ajan tasalla oleva johdatus kvanttikenttäteoriaan. Esitys perustuu suurimman osan kirjasta funktionaalisen integroinnin formalismiin, joka on päämenetelmä mittarikenttien teoriassa. Kirjoittaja käyttää differentiaaligeometrian ja topologian kieltä, joiden menetelmät tunkeutuvat intensiivisesti kvanttikenttäteoriaan. Monia konkreettisia esimerkkejä tarkastellaan, suurin osa laskelmista on esitetty yksityiskohtaisesti.
Kirja voi toimia opetuksen apuvälineenä.
Tämä kirja on tarkoitettu opiskelijoille, jotka ovat päättäneet tulla asiantuntijoiksi alkeishiukkasfysiikan alalla, mutta eivät vielä ole perehtyneet kvanttikenttäteoriaan riittävästi.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Rubakov. Klassiset mittarikentät. Bosoniset teoriat. 2005 vuosi. 300 sivua Koko 4,2 Mb. djvu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Rubakov. Klassiset mittarikentät. Teoriat fermioneilla. ei-kommutatiivisia teorioita. 2005 vuosi. 240 sivua Koko 4,0 Mb. djvu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

A.A. Slavnov, L.D. Faddeev. Kazakov. Johdatus mittarikenttien kvanttiteoriaan. 2. painos tarkistettu lisätä. 1988 271 s. djvu. 3,1 Mt.
Kvanttikenttäteorian formulaatio polkuintegraalina on annettu. Esitetään yleinen menetelmä ei-holonisten järjestelmien kvantisoinnille ja sen pohjalta 2,4 Mb:lla konstruoidaan kvantisointikaavio mittarin invarianttikentän teorioille. Invariantti menetelmä mittariteorioiden renormalisoinnille on muotoiltu. Käsitellään mittakenttien sovelluksia alkeishiukkasfysiikassa. Kirjan toinen painos (julkaistu ensimmäisen kerran vuonna 1978) lisää osioita hilan mittakentistä ja eksplisiittisesti kovarianteista kvantisointimenetelmistä (BRS-kvantisointi). S-matriisille ja kvanttiteorian poikkeavuuksille omistettuja osioita on laajennettu ja useita muita muutoksia ja lisäyksiä on tehty.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Sadovski. Kvanttikenttäteoria. Osa 1. Kirjat ovat laajennettu luentokurssi, jonka kirjoittaja lukee Ural State Universityssä kondensoituneen aineen fysiikkaan erikoistuneille teoreettisille fyysikoille. Ehkä meidän kahvilaan. TNP ne ovat melko heikkoja, mutta sovelletulle matematiikalle ne mielestäni riittävät. Koko 1,0 Mb.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Sadovski. Kvanttikenttäteoria. Volume 2. Koko 1,1 Mb.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Thirring V.E. Kvanttielektrodynamiikan periaatteet. 1964. 225 s. djvu. 2,4 Mt.
Alkuainehiukkaset, niiden ominaisuudet, niiden suhteet toisiinsa ovat viime vuosina nousseet yhä enemmän fysikaalisen perustutkimuksen kiinnostuksen kohteeksi. Toistaiseksi ainoa teoria, jota voimme käyttää kuvaamaan alkuainehiukkasten käyttäytymistä, on aaltokenttien kvanttiteoria. Vaikka tämä teoria on yksi perustavanlaatuisimmista teorioista, joita meillä on - se ei ainoastaan ​​johda alkeiskvanttimekaniikan yhtenäiseen ymmärtämiseen, vaan on ensimmäinen teoria, joka yhdistää kvanttiteorian ja erityissuhteellisuusteorian - siitä ei silti ole tullut yleistä omaisuutta. kaikki fyysikot. Tämä tapahtuu osittain ehkä sen asettamien korkeiden matemaattisten vaatimusten vuoksi, mutta osittain myös siksi, että useimmissa tämän alan teoksissa teorian fyysinen sisältö on matemaattisen formalismin peitossa. Joten käy ilmi, että kenttäteoria nähdään usein kuivana matemaattisena kaaviona, jota voidaan kuitenkin työstää, jos tarvittavat "pelisäännöt" opitaan, mutta joka ei anna fyysistä ymmärrystä siitä, mitä tapahtuu. Tämä kirja on yritys esitellä kvanttikenttäteorian yksi turvallisimmin ymmärretyistä osista - kvanttielektrodynamiikasta - sen olennaisissa piirteissä. Samalla yritimme ottaa mukaan mahdollisuuksien mukaan kaiken, mikä vaikutti tarpeelliselta fyysisen ymmärtämisen kannalta, ja pikemminkin uhrata joitain muodollisia matemaattisia yksityiskohtia. Kirja ei missään nimessä saa olla tämän alan tietosanakirja, vaan pikemminkin kokoelma niitä mielenkiintoisia ja fyysisesti tyydyttäviä tuloksia, joita tähän mennessä on saatu.
Laskennan harjoitusta varten kirjan loppuun on lisätty kokoelma ongelmia ratkaisuineen. Mutta kirjan todellista ymmärtämistä varten aiheesta kokemattoman lukijan on tietysti ainakin kerran pääteltävä itse kaikki kaavat.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

R. Feynman. Kvanttielektrodynamiikka. 1998 215 s. djv. Koko 3,4 Mb.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Tsvelik. Kvanttikenttäteoria kondensoidun aineen fysiikassa. 2004 320 sivua Koko 3,5 Mb. djvu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Shvarts A.S. Kvanttikenttäteoria ja topologia. 1980 416 s. djvu. Koko 5,4 Mb.
Viime vuosina topologia on tullut lujasti fysiikan matemaattiseen arsenaaliin. Sen avulla on tehty paljon, pääasiassa kvanttikenttäteoriassa. Topologian sovelluksille muilla fysiikan alueilla avautuvat laajat mahdollisuudet. Tämän kirjan päätarkoituksena on esitellä topologisilla menetelmillä saatuja kvanttikenttäteorian tuloksia. Se kuitenkin selventää myös joitain kondensoituneen aineen teorian topologisia kysymyksiä. Kirja sisältää myös fyysikkolähtöisen esityksen topologian perusteista ja olennaista tietoa Lie-ryhmien ja algebroiden teoriasta. Alkeishiukkasfysiikassa käytettävien Lagrangian peruslukujen sisällyttäminen tekee kirjasta riippumattoman kvanttikenttäteorian oppikirjoista. Topologian sovelluksista kiinnostuneille fyysikoille ja matemaatikoille, jotka haluavat tutustua kvanttikenttäteoriaan ja siinä käytettyihin matemaattisiin menetelmiin.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ladata

Schweber S. Johdatus relativistiseen kvanttikenttäteoriaan. 1963 835 s. djvu. 11,4 Mt.
Kirjan pääosa sisältää systemaattisen yksityiskohtaisen kuvauksen teorian laitteistosta ja sen tärkeimmistä tuloksista. Samanaikaisesti kirjoittaja kiinnittää huomionsa pääasiassa teorian perustavanlaatuisiin puoliin jättäen kuvitusten roolin tiettyjen efektien varaan. Tämä olisi tietysti kirjan puute, jos kirjallisuudessamme ei olisi olemassa Berestetskyn ja Akhiezerin kirjaa, jossa vaikutusten ominaisuudet esitetään melko täydellisesti. Schweberin kurssin pitäisi siis toimia seuraavana askeleena.

QUANTUM FIELD THEORY (QFT), kvanttiteoria relativistisista järjestelmistä, joissa on ääretön määrä vapausasteita (relativistisia kenttiä), joka on teoreettinen perusta mikrohiukkasten, niiden vuorovaikutusten ja keskinäisten muunnosten kuvaamiselle.

kvanttikentät. Kvanttinen (kvantoitu) kenttä on synteesi klassisen sähkömagneettisen kentän ja kvanttimekaniikan todennäköisyyskentän käsitteistä. Nykyaikaisten käsitteiden mukaan kvanttikenttä on aineen perustavanlaatuisin ja yleisin muoto.

Ajatus klassisesta sähkömagneettisesta kentästä syntyi Faraday-Maxwellin sähkömagnetismin teoriassa ja sai modernin muodon erityisessä suhteellisuusteoriassa, joka vaati eetterin hylkäämistä sähkömagneettisten prosessien materiaalina. Tässä tapauksessa kenttä ei ole minkään väliaineen liikkeen muoto, vaan aineen tietty muoto. Toisin kuin hiukkaset, klassinen kenttä muodostuu ja tuhoutuu jatkuvasti (säteilee ja absorboi varauksia), sillä on ääretön määrä vapausasteita, eikä se ole paikantunut tiettyihin pisteisiin aika-avaruudessa, vaan voi levitä siinä välittäen signaalin (vuorovaikutus). ) hiukkasesta toiseen äärellisellä nopeudella, joka ei ylitä valon nopeutta c.

Kvantisointia koskevien ideoiden synty johti klassisten käsitysten tarkistamiseen valon emissio- ja absorptiomekanismin jatkuvuudesta ja päätelmään, että nämä prosessit tapahtuvat diskreetti - sähkömagneettisen kentän kvanttien - fotonien emission ja absorption kautta. Klassisen fysiikan näkökulmasta ristiriitainen kuva, jossa fotoneja verrattiin sähkömagneettiseen kenttään ja joitain ilmiöitä voitiin tulkita vain aalloilla, kun taas toisia - vain kvanttikäsitteen avulla - kutsuttiin korpuskulaariseksi. -aallon dualismi. Tämä ristiriita ratkaistiin soveltamalla johdonmukaisesti kvanttimekaniikan ideoita alalla. Sähkömagneettisen kentän dynaamisista muuttujista - potentiaalista A, φ sekä sähkö- ja magneettikenttien E, H voimakkuudesta - on tullut kvanttioperaattoreita, joihin kohdistuu tiettyjä permutaatiosuhteita ja jotka vaikuttavat kentän aaltofunktioon (amplitudi tai tilavektori). järjestelmä. Siten syntyi uusi fyysinen objekti - kvanttikenttä, joka täyttää klassisen sähködynamiikan yhtälöt, mutta jonka arvoina ovat kvanttimekaaniset operaattorit.

Kvanttikentän käsitteen käyttöönotto liittyy myös hiukkasen aaltofunktioon ψ(x, t), joka ei ole itsenäinen fysikaalinen suure, vaan hiukkasen tilan amplitudi: minkä tahansa fysikaalisen suuren todennäköisyydet. hiukkaseen liittyvät lausekkeet määritetään bilineaarisilla lausekkeilla ψ:ssä. Siten kvanttimekaniikassa jokaiseen materiaalihiukkaseen liittyy uusi kenttä - todennäköisyysamplitudien kenttä. Yleistys monien hiukkasten tapaukseen, jotka täyttävät erottamattomuuden periaatteen (identtisyys periaatteen kanssa), tarkoittaa, että yksi neliulotteisen aika-avaruuden kenttä, joka on kvanttimekaniikassa operaattori, riittää kuvaamaan kaikkia hiukkasia. Tämä saavutetaan siirtymällä uuteen kvanttimekaaniseen esitykseen - ammattilukujen esitykseen (tai toiseen kvantisointiesitykseen).

Tällä tavalla tuotu operaattorikenttä on samanlainen kuin kvantisoitu sähkömagneettinen kenttä ja eroaa siitä vain Lorentz-ryhmän esityksen valinnassa ja mahdollisesti kvantisointimenetelmässä. Kuten sähkömagneettinen kenttä, yksi tällainen kenttä vastaa tietyn lajin identtisten hiukkasten kokonaisuutta; esimerkiksi yksi Dirac-operaattorikenttä kuvaa kaikkia universumin elektroneja (ja positroneja).

Siten klassisen fysiikan kentät ja hiukkaset korvattiin yksittäisillä fysikaalisilla esineillä - kvanttikentillä neliulotteisessa aika-avaruudessa, yksi kullekin hiukkastyypille tai kentälle (klassinen). Minkä tahansa vuorovaikutuksen alkeellinen teko oli useiden kenttien vuorovaikutus yhdessä aika-avaruuden pisteessä tai - korpuskulaarisesti sanottuna - hiukkasen paikallinen ja välitön muuttuminen toiseksi. Klassinen vuorovaikutus hiukkasten välillä vaikuttavien voimien muodossa osoittautuu toissijaiseksi vaikutukseksi, joka johtuu vuorovaikutusta siirtävän kentän kvanttien vaihdosta.

Vapaat kentät ja aalto-hiukkasten kaksinaisuus. QFT:stä on kenttä- ja korpuskulaarisia esityksiä. Kenttälähestymistapassa tarkastellaan vastaavan klassisen kentän teoriaa, joka sitten kvantisoidaan W. Heisenbergin ja W. Paulin ehdottaman sähkömagneettisen kentän kvantisoinnin mallin mukaisesti ja konstruoidaan sen korpuskulaarinen tulkinta. Alkukäsite tässä on kenttä u a (x) (indeksi a luettelee kentän komponentit), joka on määritelty kussakin tila-aikapisteessä x = (ct, x) ja joka suorittaa jonkinlaisen esityksen Lorentz-ryhmästä. Lisäksi teoria on rakennettu Lagrangin formalismin avulla: valitaan paikallinen [ts. eli riippuen vain kenttäkomponenteista u a (x) ja niiden ensimmäisistä derivaatoista ∂ μ u a (x) = ∂u a (x) / ∂x μ = u μ a (x) 3) yhdessä pisteessä x], neliöllinen Poincaré- invariantti Lagrangen L(x) = L(u a , ∂ μ u b) ja pienimmän toiminnan periaatteesta δS = δ∫d 4 xL(x) = 0 saadaan liikeyhtälöt. Neliöllisen Lagrangenin kohdalla ne ovat lineaarisia - vapaat kentät täyttävät superpositioperiaatteen.

Noetherin lauseen mukaisesti toiminnan S invarianssi kunkin yksiparametriryhmän suhteen merkitsee lauseen nimenomaisesti osoittaman u a:n ja ∂ μ u b yhden integraalifunktion säilymistä (aikariippumattomuutta). Koska itse Poincaré-ryhmä sisältää 10 parametria, QFT:ssä säilyy väistämättä 10 suuretta (jota joskus kutsutaan perusdynaamisiksi suureiksi): neljä energia-liikemäärävektorin Р μ komponenttia ja kuusi kulmamomentin komponenttia - kolme komponenttia kolmesta liikemäärästä. dimensiaalinen kulmamomentti М i = (1/2) ε ijk M jk ja kolme ns. boost N i = c -1 M 0i (i,j,k= 1,2,3, ε ijk on yksittäinen täysin antisymmetrinen tensori; summaus tarkoittaa toistuvien indeksien yli). Matemaattisesti katsottuna Р μ , M i , N i ovat Poincarén ryhmän generaattoreita.

Kanoninen kvantisointi kvanttimekaniikan yleisten periaatteiden mukaan on, että yleistetyt koordinaatit (eli kaikkien kenttäkomponenttien arvojoukko u 1 ,..., u N kaikissa avaruuden pisteissä x tietyllä hetkellä t) ja yleinen momentti π b (x, t) = ∂L/∂u b (x, t) on ilmoitettu järjestelmän tilan (tilavektorin) amplitudiin vaikuttaviksi operaattoreiksi ja niille asetetaan kommutaatiosuhteet:

Vaihtoehtoinen kvantisoinnin muunnos, kovarianttikvantisointi, koostuu permutaatiosuhteiden muodostamisesta itse kenttäoperaattoreille kahdessa mielivaltaisessa pisteessä x ja y relativistisesti symmetrisessä muodossa:

missä D m on Pauli - Jordan -permutaatiofunktio, joka täyttää Klein - Fock - Gordon -yhtälön (jäljempänä käytetään yksikköjärjestelmää ħ = c = 1, ħ on Planckin vakio).

Korpuskulaarisessa lähestymistavassa vapaiden hiukkasten tilavektorien tulee muodostaa Poincarén ryhmän redusoitumaton esitys, joka korjataan asettamalla Casimir-operaattoreiden arvot (operaattorit, jotka liikennöivät kaikilla ryhmän kymmenellä generaattorilla P μ , M i ja N i): massan neliöoperaattori m 2 = Ρ μ Ρ μ ja tavallisen (kolmiulotteisen) spinin neliö, ja nollamassalla - helicity-operaattori (spin projektio liikkeen suuntaan). Spektri m 2 on jatkuva, ja spin-spektri on diskreetti, sillä voi olla kokonais- tai puolikokonaislukuarvot: 0,1/2,1,... Bohrin magnetonin yksiköissä. Lisäksi on tarpeen määritellä tilavektorin käyttäytyminen, kun se heijastaa paritonta määrää koordinaattiakseleita. Jos hiukkasella on joitain muita ominaisuuksia (sähkövaraus, isospin jne.), niin uudet kvanttiluvut vastaavat tätä; merkitään ne kirjaimella τ.

Ammattilukujen esityksessä identtisten hiukkasten joukon tila on kiinnitetty kaikkien yksipartikkelisten tilojen miehitysluvuilla n p,s,τ. Tilavektori |n p,s,τ) kirjoitetaan puolestaan ​​luontioperaattoreiden a + (p, s) tyhjiötilan |0) (tila, jossa ei ole lainkaan hiukkasia) toiminnan tuloksena. , τ):

(3)

Luomisoperaattorit a + ja hermiittiset kona - täyttävät permutaatiosuhteet

(4)

jossa plus- ja miinusmerkit vastaavat Fermi-Dirac- ja Bose-Einstein-kvantisointia, ja miehitysluvut ovat hiukkaslukuoperaattoreiden n р, s, τ = a + aˉ ominaisarvoja.

Teorian paikallisten ominaisuuksien huomioon ottamiseksi on välttämätöntä kääntää operaattorit a ± koordinaattiesitykseen ja konstruoida superpositio luomis- ja tuhoamisoperaattoreista. Neutraaleille hiukkasille tämä voidaan tehdä suoraan määrittämällä paikallinen Lorentzin kovarianttikenttä muodossa

Mutta varautuneille hiukkasille tätä lähestymistapaa ei voida hyväksyä: operaattorit a τ + ja a τ ˉ kohdassa (5) lisäävät toista ja vähentävät toisen varausta, eikä niiden lineaarisella yhdistelmällä ole tiettyjä ominaisuuksia tässä suhteessa. Siksi paikallisen kentän muodostamiseksi on paritettava luomisoperaattorit a τ + annihilaatiooperaattoreiden a τ ˉ kanssa, jotka eivät ole peräisin samoista partikkeleista, vaan uusista partikkeleista, jotka toteuttavat saman esityksen Poincarén ryhmästä, eli joilla on täsmälleen sama massa ja spin, mutta eroaa varauksen alkumerkistä (kaikkien varausten merkit τ).

Paulin lauseesta seuraa, että kokonaislukuspin kentillä, joiden kenttäfunktiot edustavat yksiselitteisesti Lorentz-ryhmiä, Bose-Einsteinin mukaan kvantisoituna kommutaattorit - tai - ovat verrannollisia funktioon Dm(x - y) ja katoavat funktion ulkopuolelle. valokartio, kun taas puolikokonaisluvun spinin kenttien kaksiarvoisen esityksen toteuttamiseksi sama saavutetaan antikommutaattoreille [u(x), u(y)] + tai + Fermi-Dirac-kvantisoinnilla. Lineaarisia yhtälöitä tyydyttävien kenttäfunktioiden u tai v, v* suhde liikkumattomien kvanttimekaanisten tilojen vapaiden hiukkasten luomis- ja annihilaatiooperaattorien a τ ± ja a ~ τ ± välillä on tarkka matemaattinen kuvaus aalto-hiukkasten kaksinaisuudesta. Operaattoreiden a ~ τ± ”synnyttämiä” uusia hiukkasia, joita ilman paikallisten kenttien rakentaminen oli mahdotonta, kutsutaan antihiukkasiksi suhteessa alkuperäisiin. Antihiukkasen olemassaolon väistämättömyys jokaiselle varautuneelle hiukkaselle on yksi vapaiden kenttien kvanttiteorian pääpäätelmistä.

Kenttävuorovaikutus. Vapaan kentän yhtälöiden ratkaisut ovat verrannollisia stationääritilojen hiukkasten synnyn ja tuhoamisen operaattoreihin, eli ne voivat kuvata vain tilanteita, joissa hiukkasille ei tapahdu mitään. Jotta voidaan ottaa huomioon myös tapaukset, joissa jotkin hiukkaset vaikuttavat toisten liikkeisiin tai muuttuvat toisiksi, on liikeyhtälöistä tehtävä epälineaarinen, eli sisällytettävä Lagrangiaan kenttien neliöllisten termien lisäksi myös korkeamman asteen termejä. . Vuorovaikutus Lagrangin L int (x) voi olla mikä tahansa kenttien ja niiden ensimmäisten derivaattojen funktio, joka täyttää joukon ehtoja: aika-avaruuspiste x; 2) relativistinen invarianssi, jolle L int (x) on oltava skalaari suhteessa Lorentzin muunnoksiin; 3) invarianssi sisäisten symmetriaryhmien muunnoksissa, jos sellaisia ​​on tarkasteltavalle mallille. Monimutkaisten kenttien teorioissa on myös vaatimus, että Lagrangian on oltava hermiittinen, mikä varmistaa, että kaikkien prosessien todennäköisyydet ovat positiivisia.

Lisäksi voidaan vaatia, että teoria on invariantti tietyissä diskreeteissä muunnoksissa, kuten spatiaalinen inversio P, ajan kääntyminen T ja varauskonjugaatio C (hiukkasten korvaaminen antihiukkasilla). On todistettu (CPT-lause), että minkä tahansa vuorovaikutuksen, joka täyttää ehdot 1-3, on välttämättä oltava invariantti suhteessa näiden kolmen diskreetin muunnoksen samanaikaiseen suorittamiseen.

Ehtoja 1-3 täyttävien Lagrange-funktioiden vuorovaikutusvalikoima on yhtä laaja kuin klassisen mekaniikan Lagrangen funktioiden valikoima. Teorian kvantisoinnin jälkeen syntyy kuitenkin singulaariteettiongelma, kun operaattorit kerrotaan yhdessä pisteessä, mikä johtaa ns. ultraviolettidivergenttien ongelmaan (katso Erot QFT:ssä). Niiden eliminointi kvanttielektrodynamiikan (QED) uudelleennormalisoinnilla erotti luokan renormalisoitavia vuorovaikutuksia. Ehto 4 - renormalisoitavuuden ehto - osoittautuu erittäin rajoittavaksi, ja sen lisäys ehtoihin 1-3 sallii vain vuorovaikutuksen L int : n kanssa, joilla on alhainen polynomien muoto tarkasteluissa kentissä ja kentät, joilla on korkeat spinit. jätetään yleensä huomioimatta. Siten vuorovaikutus uudelleennormalisoitavassa QFT:ssä ei salli (toisin kuin klassinen ja kvanttimekaniikka) mitään mielivaltaisia ​​toimintoja: heti kun tietty kenttäjoukko valitaan, mielivaltaisuus L intissä rajoittuu kiinteään määrään vuorovaikutusvakioita (kytkentävakiot). ).

Täydellinen QFT-yhtälöjärjestelmä vuorovaikutuksen kanssa (Heisenbergin esityksessä) koostuu liikeyhtälöistä, jotka on saatu täydestä Lagrangin ja kanonisista permutaatiosuhteista (1). Tarkka ratkaisu tällaiseen ongelmaan löytyy vain harvoissa tapauksissa (esimerkiksi joillekin malleille kaksiulotteisessa aika-avaruudessa).

Vuorovaikutuksen esitykseen siirtymiseen perustuva menetelmä, jossa kentät u a (x) täyttävät vapaiden kenttien lineaariset liikeyhtälöt ja koko vuorovaikutuksen ja itsetoiminnan vaikutus siirtyy vuorovaikutuksen amplitudin ajalliseen kehitykseen. tila Ф, joka ei nyt ole vakio, vaan muuttuu Schrödingerin kaltaisen yhtälön mukaisesti:

lisäksi vuorovaikutus Hamiltonin H int (t) tässä esityksessä riippuu ajasta kenttien u a (x) kautta noudattaen vapaita yhtälöitä ja relativist-kovarianttipermutaatiosuhteita (2); täten kanonisten kommutaattorien (1) eksplisiittinen käyttö vuorovaikutuksessa oleviin kenttiin osoittautuu tarpeettomaksi. Kokemukseen verrattuna on ratkaistu hiukkassirontaongelma, jonka muotoilussa oletetaan, että asymptoottisesti, kuten t → -∞ (+∞), järjestelmä oli stationaarisessa tilassa (tulee stationaariseen tilaan) Ф -∞ (Ф +∞), ja Ф ±∞ ovat sellaisia, että niissä olevat hiukkaset eivät ole vuorovaikutuksessa suurten keskinäisten etäisyyksien vuoksi, joten kaikki hiukkasten keskinäinen vaikutus tapahtuu vain äärellisinä aikoina lähellä t = 0 ja muuntaa Ф -∞ kohtaan Ф +∞ = SF -∞ . Operaattoria S kutsutaan sirontamatriisiksi (tai S-matriisiksi); sen matriisielementtien neliöiden läpi

(7)

ilmaistaan ​​todennäköisyydet siirtymille tietystä alkutilasta Ф i johonkin lopputilaan Ф f, eli eri prosessien teholliset osat. Siten S-matriisi mahdollistaa fysikaalisten prosessien todennäköisyyksien selvittämisen syventymättä amplitudin Ф(t) kuvaaman ajan kehityksen yksityiskohtiin. S-matriisi rakennetaan kuitenkin yleensä yhtälön (6) perusteella, joka sallii muodollisen ratkaisun kompaktissa muodossa.

(8)

käyttämällä kronologista järjestysoperaattoria T, joka järjestää kaikki kenttäoperaattorit ajan t \u003d x 0 laskevaan järjestykseen. Lauseke (8) on symbolinen tietue yhtälön (6) peräkkäisestä integroinnista - ∞ - + ∞ äärettömän pienillä aikaväleillä (t, t + ∆t), eikä se ole käyttökelpoinen ratkaisu. Matriisielementtien (7) laskemiseksi on tarpeen esittää sirontamatriisi normaalitulon muodossa kronologisen tulon sijaan, jossa kaikki luomisoperaattorit ovat annihilaatiooperaattoreiden vasemmalla puolella. Teoksen muuttaminen toiseksi on ongelman ratkaisemisen todellinen vaikeus.

Häiriöteoria. Tästä syystä ongelman rakentavassa ratkaisemisessa on turvauduttava oletukseen, että vuorovaikutus on heikko, eli että vuorovaikutus Lagrangin L int on pieni. Sitten on mahdollista laajentaa lausekkeen (8) kronologinen eksponentti häiriösarjaksi ja matriisielementit (7) ilmaistaan ​​häiriöteorian jokaisessa järjestyksessä yksinkertaisten kronologisten tuotteiden matriisielementtien kautta, joilla on vastaava määrä vuorovaikutusta. Lagrangialaiset. Tämä tehtävä suoritetaan käytännössä käyttämällä Feynman-kaaviotekniikkaa ja Feynmanin sääntöjä. Lisäksi jokaiselle kentälle u a (x) on tunnusomaista sen kausaalinen Greenin funktio (propagaattori tai jakaumafunktio) D c aa '(x - y), joka on kuvattu kaavioissa viivalla, ja jokainen vuorovaikutus - kytkentävakiolla ja a matriisitekijä vastaavasta termistä L int :ssä, joka on esitetty kaaviossa kärkipisteenä. Feynman-kaaviotekniikka on helppokäyttöinen ja erittäin visuaalinen. Kaaviot mahdollistavat hiukkasten etenemisprosessien (linjat) ja keskinäisten muunnosten (pisteet) esittämisen - todelliset alku- ja lopputilassa ja virtuaaliset välissä (sisäisillä viivoilla). Minkä tahansa prosessin matriisielementeille saadaan erityisen yksinkertaisia ​​lausekkeita häiriöteorian alimmassa järjestyksessä, jotka vastaavat ns. puukaavioita, joissa ei ole suljettuja silmukoita - impulssiesitykseen siirtymisen jälkeen ei ole enää integraatioita jäljellä. niitä. Tärkeimmille QED-prosesseille tällaiset lausekkeet matriisielementeille saatiin QFT:n ilmaantumisen kynnyksellä 1920-luvun lopulla ja ne osoittautuivat kohtuullisen sopusoinnussa kokemuksen kanssa (vastaavuustaso on 10ˉ 2 -10ˉ 3 , ts. hienorakennevakion järjestys α). Kuitenkin yritykset laskea säteilykorjauksia (liittyvät korkeampiin approksimaatioihin) näille lausekkeille kohtasivat erityisiä vaikeuksia. Tällaiset korjaukset vastaavat kaavioita, joissa on suljetut silmukat virtuaalihiukkasten viivoista, joiden momenttia ei ole määrätty säilymislailla, ja kokonaiskorjaus on yhtä suuri kuin kaikkien mahdollisten momenttien lisäysten summa. Kävi ilmi, että useimmissa tapauksissa näiden panosten summauksesta syntyvät integraalit virtuaalihiukkasten momentin yli eroavat UV-alueella, eli itse korjaukset eivät ole vain pieniä, vaan myös äärettömiä. Epävarmuussuhteen mukaan suuret impulssit vastaavat pieniä etäisyyksiä. Siksi voidaan olettaa, että erojen fyysiset alkuperät ovat vuorovaikutuksen paikallisuuden käsitteessä.

Erot ja renormalisaatiot. Matemaattisesti erojen ilmaantuminen johtuu siitä, että propagaattorit D c (x) ovat singulaarisia (tarkemmin yleistettyjä) funktioita, joilla on valokartion läheisyydessä kohdassa x 2 ≈ 0 singulaarisuuksia, kuten navat ja deltafunktiot. x 2:ssa. Siksi niiden matriisielementeissä syntyvät tuotteet, jotka vastaavat kaavioiden suljettuja silmukoita, ovat huonosti määriteltyjä matemaattisesti. Tällaisten tulojen momentti-Fourier-muunnoksia ei ehkä ole olemassa, mutta ne voidaan ilmaista muodollisesti divergentteinä liikemääräintegraaleina.

UV-hajaantumien ongelma ratkesi käytännössä (eli saatiin äärelliset lausekkeet tärkeimmille fysikaalisille suureille) 1940-luvun jälkipuoliskolla renormalisaatioiden (renormalisaatioiden) idean pohjalta. Jälkimmäisen ydin on, että kaavioiden suljettuja silmukoita vastaavien kvanttivaihteluiden äärettömät vaikutukset voidaan erottaa tekijöiksi, jotka ovat luonteeltaan korjauksia järjestelmän alkuominaisuuksiin. Seurauksena on, että massat ja kytkentävakiot g muuttuvat vuorovaikutuksen seurauksena, eli ne normalisoituvat. Tässä tapauksessa UV-poikkeamien vuoksi renormalisoivat lisäykset osoittautuvat äärettömän suuriksi. Renormalisointisuhteet, jotka yhdistävät alkuperäisen, ns. paljaan massan m 0 ja paljaat varaukset (kytkentävakiot) g 0 fysikaaliseen m, g:hen:

(9)

(jossa Z m , Z g ovat renormalisaatiokertoimia) osoittautuvat singulaareiksi. Singulaarisuuden välttämiseksi otetaan käyttöön erojen apuregulointi. M 0:n ja g 0:n ohella säteilykorjausten ∆m, ∆g ja renormalisointikertoimien Z i argumentit sekä m 0 ja g 0 sisältävät singulaaririippuvuuksia apuregulaatioparametreista. Erot eliminoidaan tunnistamalla renormalisoidut massat ja varaukset (kytkentävakiot) niiden fysikaalisilla arvoilla.

QFT-mallien luokkaa, jossa poikkeuksetta kaikki UV-poikkeamat voidaan "poistaa" massojen ja kytkentävakioiden renormalisointitekijöihin, kutsutaan renormalisoitavien teorioiden luokaksi. Näissä teorioissa kaikki matriisielementit ja sen seurauksena Greenin funktiot ilmaistaan ​​ei-singulaarisella tavalla fysikaalisten massojen, varausten ja kinemaattisten muuttujien suhteen. Tämän väitteen matemaattinen perusta on Bogolyubov-Parasyuk renormalisoitavuuslause, jonka perusteella matriisielementeille saadaan yksinkertaisesti äärelliset yksiarvoiset lausekkeet.

Ei-renormalisoitavissa malleissa ei ole mahdollista "kerää" kaikkia eroja massojen ja varausten renormalisoinneiksi. Tällaisissa teorioissa jokaisessa uudessa häiriöteorian järjestyksessä syntyy uusia divergenttejä rakenteita, eli ne sisältävät äärettömän määrän parametreja. Tähän teorioiden luokkaan kuuluu esimerkiksi painovoiman kvanttiteoria.

Uudelleennormalisoitaville QFT-malleille on pääsääntöisesti tunnusomaista dimensiottomat kytkentävakiot, logaritmisesti poikkeavat osuudet kytkentävakioiden ja fermionimassojen uudelleennormalisoinnissa sekä neliöllisesti poikkeavat säteilykorjaukset skalaarihiukkasten massoihin (jos sellaisia ​​on). Tällaisille malleille saadaan renormalisoinnin tuloksena renormalisoitu häiriöteoria, joka toimii käytännön laskelmien perustana.

Paljaat ja uudelleennormalisoitavat vuorovaikutusvakiot yhdistävillä muunnoksilla (9) on ryhmäluonne ja ne muodostavat jatkuvan ryhmän, jota kutsutaan renormalisointiryhmäksi (renormalisointiryhmä). Kun asteikkoa muutetaan, Greenin funktiot kerrotaan tekijöillä, jotka riippuvat epälineaarisesti vuorovaikutusvakioista ja jotka lasketaan häiriöteorialla, kun taas vuorovaikutusvakiot itse muuttuvat (9) mukaan. Ratkaisemalla tällaista asteikkomuunnosta vastaavan renormalisointiryhmän differentiaaliyhtälöt voidaan saada asteikkokohtaisten tehollisten vuorovaikutusvakioiden funktioina suljetut ratkaisut, jotka vastaavat häiriöteorian äärettömän sarjan summausta. Tämä mahdollistaa erityisesti korkea- ja matalaenergisten asymptottiikan löytämisen Greenin funktioille.

Toimiva integraali. QFT:ssä tärkeä rooli on Greenin kokonaistoiminnoilla, joihin kuuluvat vuorovaikutusefektit. Ne voidaan esittää äärettömillä termien summilla, jotka vastaavat yhä monimutkaisempia Feynman-kaavioita, joissa on kiinteä määrä ja tyyppisiä ulkoisia viivoja. Tällaisille suureille voidaan antaa muodollisia määritelmiä joko vuorovaikutusesityksessä olevien kenttäoperaattoreiden kronologisten tulojen tyhjiökeskiarvojen ja S-matriisin kautta (joka vastaa kokonaisen Γ-tulojen tyhjiökeskiarvoja eli Heisenberg-operaattorit), tai generoivan funktionaalin funktionaalisten johdannaisten kautta, jotka esitetään funktionaalisen integraalin muodossa riippuen kenttien u a (x) klassisista apulähteistä J a (x). Funktionaalien generoinnin formalismi QFT:ssä on analoginen tilastollisen fysiikan vastaavan formalismin kanssa. Sen avulla voidaan saada yhtälöitä funktionaalisissa derivaatoissa Greenin täydellisille funktioille ja huippufunktioille, joista puolestaan ​​voidaan saada loputon integro-differentiaaliyhtälöiden ketju, joka on samanlainen kuin tilastollisen fysiikan korrelaatiofunktion yhtälöketju.

Funktionaalinen integraalimenetelmä, joka on saanut merkittävää kehitystä 1970-luvulta lähtien, erityisesti ei-Abelin mittakenttien teoriassa, on yleistys polkuintegraalien kvanttimekaanisesta menetelmästä QFT:hen. QFT:ssä tällaisia ​​integraaleja voidaan pitää kaavoina vastaavien klassisten lausekkeiden (esimerkiksi klassinen Greenin funktio tietyssä ulkoisessa kentässä liikkuvalle hiukkaselle) keskiarvoistamiseksi kvanttikentän vaihteluiden yli.

Aluksi ajatus funktionaalisen integraalimenetelmän siirtämisestä QFT:hen liittyi toiveeseen saada kompakteja suljettuja lausekkeita tärkeimmille kvanttikenttäsuureille, jotka soveltuvat konstruktiivisiin laskelmiin. Kuitenkin kävi ilmi, että matemaattisista vaikeuksista johtuen tiukka määritelmä voidaan antaa vain Gaussin tyyppisille integraaleille, jotka yksinään voidaan laskea tarkasti. Siksi funktionaalisen integraalin esittämistä on pitkään pidetty kvanttikentän häiriöteorian kompaktina formalisaationa. Myöhemmin funktionaalisen integraalin äärellisaikaista esitystä euklidisessa avaruudessa alettiin käyttää tietokonelaskelmien suorittamiseen tilahilassa (katso Hilakenttäteoriat), mikä mahdollistaa tulosten saamisen, jotka eivät perustu häiriöteoriaan. Toiminnallisen integraalin esittämisellä oli myös tärkeä rooli Yang-Mills-kenttien kvantisointityössä ja niiden renormalisoitavuuden todistamisessa.

Lit .: Akhiezer A. I., Berestetsky V. B. Quantum electrodynamics. 4. painos M., 1981; Weisskopf VF Kuinka kasvoimme yhdessä kenttäteorian kanssa // Uspekhi fizicheskikh nauk. 1982. T. 138. nro 11; Bogolyubov N. N., Shirkov D. V. Johdatus kvantisoitujen kenttien teoriaan. 4. painos M., 1984; he ovat. kvanttikentät. 2. painos M., 1993; Itsikson K., Zuber J.-B. Kvanttikenttäteoria. M., 1984. T. 1-2; Berestetsky V. B., Lifshits E. M., Pitaevsky L. P. Quantum electrodynamics. 4. painos M., 2002; Kvanttikenttäteorian yleiset periaatteet. M., 2006.

D. V. Shirkov, D. I. Kazakov.

Yllä oleva painike "Osta paperikirja" Voit ostaa tämän kirjan toimituksilla koko Venäjälle ja vastaavat kirjat parhaaseen hintaan paperimuodossa virallisten verkkokauppojen Labyrinth, Ozon, Bukvoed, Chitai-gorod, Litres, My-shop, Book24, Books.ru verkkosivuilta.

Napsauttamalla "Osta ja lataa e-kirja" -painiketta voit ostaa tämän kirjan sähköisessä muodossa virallisesta LitRes-verkkokaupasta ja ladata sen sitten Litersin verkkosivuilta.

"Etsi samanlaista sisältöä muilta sivustoilta" -painikkeella voit etsiä samanlaista sisältöä muilta sivustoilta.

Yllä olevista painikkeista voit ostaa kirjan virallisista verkkokaupoista Labirint, Ozon ja muista. Voit myös etsiä aiheeseen liittyviä ja vastaavia materiaaleja muilta sivustoilta.

Tunnettu teoreettinen fyysikko Anthony Zee tuo monografiassaan aiheeseen yhden teoreettisen fysiikan tärkeimmistä ja monimutkaisimmista osista, kvanttikenttäteorian. Kirja käsittelee hyvin laajaa aihepiiriä: renormalisaatiota ja mittainvarianssia, renormalisointiryhmää ja tehokasta toimintaa, symmetriat ja niiden spontaani rikkoutuminen, alkeishiukkasfysiikka ja aineen tiivistynyt tila. Toisin kuin aiemmin julkaistut aihetta käsittelevät kirjat, E. Zeen työ keskittyy painovoimaan ja käsittelee myös kvanttikenttäteorian soveltamista nykyaikaiseen aineen kondensoituneen tilan teoriaan.

Kuka tarvitsee kvanttikenttäteoriaa?
Kvanttikenttäteoria syntyi tarpeestamme kuvata elämän lyhytaikaista luonnetta.
Ei, tosissaan, kvanttikenttäteoria on tarpeen, kun työskentelemme samanaikaisesti kahden viimeisen vuosituhannen suurimman fysikaalisen löydön kanssa: erikoissuhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan kanssa. Kuvittele raketti, joka liikkuu lähellä valonnopeutta. Sen liikettä kuvaa suhteellisuusteoria, ei kvanttimekaniikka. Toisaalta protonin hitaiden elektronien sironnan tutkimiseksi täytyy ottaa huomioon kvanttimekaniikka, eikä suhteellisuusteoriasta välttämättä ole pienintäkään käsitystä.

Kvanttimekaniikan ja erityissuhteellisuusteorian risteyksessä syntyy uusia ilmiöitä: hiukkasia voi syntyä ja kuolla. Ja juuri nämä syntymään, elämään ja kuolemaan liittyvät kysymykset ovat johtaneet fysiikan uuden suunnan - kvanttikenttäteorian - kehitykseen.

Ajatellaanpa heuristisesti. Kvanttimekaniikassa on epävarmuusperiaate, jonka mukaan energia voi kokea voimakkaita vaihteluita pienessä ajassa. Erityisen suhteellisuusteorian mukaan energia voidaan muuntaa massaksi ja päinvastoin. Jos yhdistämme kvanttimekaniikan periaatteet ja erityissuhteellisuusteorian, niin tulemme siihen tulokseen, että vaihteleva energia voi muuttua massaksi eli hiukkasiksi, joita ei ennen ollut olemassa.

Sisällysluettelo
Esipuhe
Yleissopimukset, symbolit ja mittayksiköt
H ARTIKLA I. MOTIVOINTI JA PERUSTELUT
Luku I.1. Kuka sitä tarvitsee?
Luku I.2. Kvanttifysiikan lause polkuintegraalina
Luku I.3. Patjasta kentälle
Luku I.4. Kentästä hiukkaseen voimaan
Luku I.5. Coulomb ja Newton: hylkiminen ja vetovoima
Luku I.6. Käänteinen neliölaki ja kelluva 3-braani
luku I.7. Feynmanin kaavioita
Luku I.8. Kanoninen kvantisointi ja tyhjiöhäiriö
Luku I.9. Symmetria
Luku I.10. Kenttäteoria kaarevassa aika-avaruudessa
Luku I.11. Yhteenveto kenttäteoriasta
OSA II. DIRAC JA SPINOR
Luku II. 1. Dirac-yhtälö
Luku II.2. Dirac-kentän kvantisointi
Luku II.3. Lorentz-ryhmä ja Weyl-spinorit
Luku II.4. Kierroksen yhteys tilastoihin
Luku II.5. Tyhjiöenergia, Grassmannin integraalit ja Feynman-kaaviot fermioneille
Luku II.6. Elektronien sironta ja mittarin invarianssi
Luku II.7. Kaaviollinen todiste mittarin invarianssista
OSA III. RENORMALIOINTI JA MITTARIIDEN VAIHTO
III luku. 1. Tietämättömyytemme ympärileikkaus
Luku III.2. Renormalisoitava vs. ei-renormalisoitava
Luku III.3. Vastatermit ja fyysisen häiriön teoria
Luku III.4. Mittarin invarianssi: fotoni ei tiedä lepoa
Luku III.5. Kenttäteoria ilman relativistista invarianssia
Luku III.6. Elektronien magneettinen momentti
Luku III.7. Tyhjiön polarisointi ja latauksen normalisointi
OSA IV. SYMMETRIA JA SYMMETRIAN RITKEMINEN
IV luku. 1. Symmetrian rikkominen
Luku IV.2. Pioni Nambu-Goldstone-bosonina
Luku IV.3. Tehokas potentiaali
Luku IV.4. Magneettinen monopoli
Luku IV.5. Ei-abelilainen mittariteoria
Luku IV.6. Anderson-Higgsin mekanismi
Luku IV.7. Kiraalinen anomalia
OSA V. KENTTÄTEORIA JA KOLLEKTIIVISET ILMIÖT
Luku V.1. Supernesteet
Luku V.2. Euclid, Boltzmann, Hawking ja kenttäteoria äärellisessä lämpötilassa
Luku V.3. Ginzburg-Landau kriittisten ilmiöiden teoria
Luku V.4. Suprajohtavuus
Luku V.5. Peierlsin epävakaus
Luku V.6. Solitonm
Luku V.7. Pyörteet, monopolit ja instantonit
OSA VI. KENTTÄTEORIA JA tiivistetty AINE
Luku VI. 1. Murtolukutilastot, Chern-Simonsin termi ja topologisen kentän teoria
Luku VI.2. Quantum Hall -nesteet
Luku VI.3. Kaksinaisuus
Luku VI.4. a-mallit tehokkaina kenttäteorioina
luku VI.5. Ferromagneetit ja antiferromagneetit
Luku VI.6. Pintakasvu ja kenttäteoria
Luku VI.7. Häiriö: jäljennökset ja Grassmann-symmetria
Luku VI.8. Renormalisointiryhmävirtaus luonnollisena käsitteenä korkean energian ja kondensoituneen aineen fysiikassa
OSA VII. SUURI UNIONI
Luku VII. 1. Yang-Millsin teorian ja mittariteorian kvantisointi hilassa
Luku VII.2. Electroweakin yhdistäminen
Luku VII.3. kvanttikromodynamiikka
Luku VII.4. Laajennus suuressa N
Luku VII.5. suuri yhdistyminen
Luku VII.6. Protonit eivät ole ikuisia
Luku VII.7. Konsolidointi 50(10)
OSA VIII. PAINOVAISUUS JA EDELLÄ A
Luku VIII. 1. Painovoima kenttäteoriana ja Kaluza-Kleinin kuva
Luku VIII.2. Kosmologisen vakion ongelma ja kosmisen sattuman ongelma
Luku VIII.3. Tehokas kenttäteoria lähestymistapana luonnon ymmärtämiseen
Luku VIII.4. Supersymmetria: Erittäin lyhyt johdanto
Luku VIII.5. Hieman merkkijonoteoriasta 2-ulotteisena kenttäteoriana Johtopäätös
Liite A. Gaussin integraatio ja kvanttikenttäteorian perusidentiteetti
Liite B. Lyhyt katsaus ryhmäteoriaan
Liite C. Feynmanin säännöt
Liite D. Sekalaiset identiteetit ja Feynmanin integraalit
Liite E. Pisteiset ja katkoviivat indeksit. Majoranovskiy spinori
Ratkaisuja joihinkin harjoituksiin
Suositeltavaa luettavaa
Aihehakemisto.

Fysiikka on kaikista tieteistä salaperäisin. Fysiikka antaa meille ymmärrystä ympäröivästä maailmasta. Fysiikan lait ovat ehdottomia ja pätevät poikkeuksetta kaikkiin henkilöstä ja yhteiskunnallisesta asemasta riippumatta.

Tämä artikkeli on tarkoitettu yli 18-vuotiaille henkilöille.

Oletko jo yli 18?

Kvanttifysiikan perustavanlaatuisia löytöjä

Isaac Newton, Nikola Tesla, Albert Einstein ja monet muut ovat ihmiskunnan suuria oppaita fysiikan ihmeellisessä maailmassa, jotka profeettojen tavoin paljastivat ihmiskunnalle maailmankaikkeuden suurimmat salaisuudet ja kyvyn hallita fyysisiä ilmiöitä. Heidän kirkkaat päänsä leikkaavat järjettömän enemmistön tietämättömyyden pimeyden ja opastähden tavoin osoittivat tietä ihmiskunnalle yön pimeydessä. Yksi näistä johtajista fysiikan maailmassa oli Max Planck, kvanttifysiikan isä.

Max Planck ei ole vain kvanttifysiikan perustaja, vaan myös maailmankuulun kvanttiteorian kirjoittaja. Kvanttiteoria on kvanttifysiikan tärkein osa. Yksinkertaisesti sanottuna tämä teoria kuvaa mikrohiukkasten liikettä, käyttäytymistä ja vuorovaikutusta. Kvanttifysiikan perustaja toi meille myös monia muita tieteellisiä töitä, joista on tullut modernin fysiikan kulmakiviä:

• lämpösäteilyn teoria;
• erityinen suhteellisuusteoria;
• tutkimus termodynamiikan alalla;
• tutkimus optiikan alalla.

Kvanttifysiikan teoria mikrohiukkasten käyttäytymisestä ja vuorovaikutuksesta muodostui kondensoituneen aineen fysiikan, alkeishiukkasfysiikan ja korkean energian fysiikan perustaksi. Kvanttiteoria selittää meille monien maailmamme ilmiöiden olemuksen - elektronisten tietokoneiden toiminnasta taivaankappaleiden rakenteeseen ja käyttäytymiseen. Tämän teorian luoja Max Planck antoi löytönsä ansiosta ymmärtää monien asioiden todellisen olemuksen alkuainehiukkasten tasolla. Mutta tämän teorian luominen ei ole kaukana tutkijan ainoasta ansiosta. Hän oli ensimmäinen, joka löysi maailmankaikkeuden peruslain - energian säilymisen lain. Max Planckin panosta tieteeseen on vaikea yliarvioida. Lyhyesti sanottuna hänen löytönsä ovat korvaamattomia fysiikan, kemian, historian, metodologian ja filosofian kannalta.

kvanttikenttäteoria

Lyhyesti sanottuna kvanttikenttäteoria on teoria mikrohiukkasten kuvauksesta, samoin kuin niiden käyttäytymisestä avaruudessa, vuorovaikutuksesta toistensa kanssa ja keskinäisistä muutoksista. Tämä teoria tutkii kvanttijärjestelmien käyttäytymistä ns. vapausasteiden sisällä. Tämä kaunis ja romanttinen nimi ei sano mitään monille meistä. Nukkeille vapausasteet ovat riippumattomien koordinaattien lukumäärä, jotka tarvitaan osoittamaan mekaanisen järjestelmän liike. Yksinkertaisesti sanottuna vapausasteet ovat liikkeen ominaisuuksia. Steven Weinberg teki mielenkiintoisia löytöjä alkuainehiukkasten vuorovaikutuksen alalla. Hän löysi niin kutsutun neutraalivirran - kvarkkien ja leptonien välisen vuorovaikutuksen periaatteen, josta hän sai Nobel-palkinnon vuonna 1979.

Max Planckin kvanttiteoria

1700-luvun 1900-luvulla saksalainen fyysikko Max Planck ryhtyi tutkimaan lämpösäteilyä ja sai lopulta kaavan energian jakautumiselle. Näiden tutkimusten aikana syntynyt kvanttihypoteesi merkitsi kvanttifysiikan sekä 1900-luvulla löydetyn kvanttikenttäteorian alkua. Planckin kvanttiteoria on, että lämpösäteilyn aikana tuotettu energia säteilee ja absorboituu ei jatkuvasti, vaan episodisesti, kvanttisti. Vuodesta 1900 tuli tämän Max Planckin löydön ansiosta kvanttimekaniikan syntymävuosi. Kannattaa myös mainita Planckin kaava. Lyhyesti sanottuna sen olemus on seuraava - se perustuu kehon lämpötilan ja sen säteilyn suhteeseen.

Kvanttimekaaninen teoria atomin rakenteesta

Kvanttimekaaninen teoria atomin rakenteesta on yksi kvanttifysiikan ja ylipäätään fysiikan peruskäsiteteorioista. Tämä teoria antaa meille mahdollisuuden ymmärtää kaiken materiaalin rakenteen ja avaa salassapitoverhon sen suhteen, mistä asiat todellisuudessa koostuvat. Ja tähän teoriaan perustuvat johtopäätökset ovat hyvin odottamattomia. Tarkastellaan lyhyesti atomin rakennetta. Mistä atomi siis oikein on tehty? Atomi koostuu ytimestä ja elektronien pilvestä. Atomin perusta, sen ydin, sisältää melkein koko atomin massan - yli 99 prosenttia. Ytimellä on aina positiivinen varaus, ja se määrittää kemiallisen alkuaineen, johon atomi kuuluu. Mielenkiintoisin asia atomin ytimessä on, että se sisältää lähes koko atomin massan, mutta samalla se vie vain kymmenen tuhannesosan tilavuudestaan. Mitä tästä seuraa? Ja johtopäätös on hyvin odottamaton. Tämä tarkoittaa, että atomin tiheä aine on vain yksi kymmenesosa. Ja entä kaikki muu? Kaikki muu atomissa on elektronipilviä.

Elektronipilvi ei ole pysyvä eikä edes itse asiassa aineellinen aine. Elektronipilvi on vain todennäköisyys sille, että elektroneja ilmaantuu atomissa. Toisin sanoen ydin vie atomissa vain kymmenen tuhannesosan, ja kaikki muu on tyhjyyttä. Ja jos otamme huomioon, että kaikki ympärillämme olevat esineet pölyhiukkasista taivaankappaleisiin, planeetoihin ja tähtiin koostuvat atomeista, käy ilmi, että kaikki materiaali koostuu itse asiassa yli 99 prosentista tyhjyydestä. Tämä teoria vaikuttaa täysin uskomattomalta ja sen kirjoittaja ainakin harhaanjohtavalta ihmiseltä, koska ympärillä olevat asiat ovat vankan johdonmukaisia, painoa ja aistittavissa. Miten se voi koostua tyhjyydestä? Onko tähän aineen rakenteen teoriaan livahtanut virhe? Mutta tässä ei ole virhettä.

Kaikki materiaali näyttää tiheältä vain atomien välisen vuorovaikutuksen ansiosta. Asioilla on kiinteä ja tiheä konsistenssi vain atomien välisen vetovoiman tai hylkimisen vuoksi. Tämä varmistaa kemikaalien kidehilan tiheyden ja kovuuden, josta kaikki materiaali koostuu. Mutta mielenkiintoinen kohta, kun esimerkiksi ympäristön lämpötilaolosuhteet muuttuvat, atomien väliset sidokset, eli niiden vetovoima ja hylkiminen, voivat heiketä, mikä johtaa kidehilan heikkenemiseen ja jopa sen tuhoutumiseen. Tämä selittää aineiden fysikaalisten ominaisuuksien muutoksen kuumennettaessa. Esimerkiksi kun rautaa kuumennetaan, se muuttuu nestemäiseksi ja voidaan muotoilla mihin tahansa muotoon. Ja kun jää sulaa, kidehilan tuhoutuminen johtaa aineen tilan muutokseen, ja se muuttuu kiinteästä nesteeksi. Nämä ovat selkeitä esimerkkejä atomien välisten sidosten heikkenemisestä ja sen seurauksena kidehilan heikkenemisestä tai tuhoutumisesta, ja ne mahdollistavat aineen muuttumisen amorfiseksi. Ja syy sellaisiin salaperäisiin metamorfoosiin on juuri se, että aineet koostuvat tiheästä aineesta vain kymmenesosan verran ja kaikki muu on tyhjyyttä.

Ja aineet näyttävät olevan kiinteitä vain atomien välisten vahvojen sidosten vuoksi, joiden heikkeneessä aine muuttuu. Siten atomin rakenteen kvanttiteoria antaa meille mahdollisuuden tarkastella ympärillämme olevaa maailmaa täysin eri tavalla.

Atomiteorian perustaja Niels Bohr esitti mielenkiintoisen käsityksen, jonka mukaan atomin elektronit eivät säteile energiaa jatkuvasti, vaan vain siirtymähetkellä niiden liikeratojen välillä. Bohrin teoria auttoi selittämään monia atomin sisäisiä prosesseja ja teki myös läpimurron kemian tieteessä selittäen Mendelejevin luoman taulukon rajan. Sen mukaan viimeisen elementin, joka voi olla olemassa ajassa ja avaruudessa, järjestysnumero on satakolmekymmentäseitsemän, ja alkioita, jotka alkavat sadastakolmekymmentäkahdeksantoista, ei voi olla olemassa, koska niiden olemassaolo on ristiriidassa suhteellisuusteorian kanssa. Bohrin teoria selitti myös sellaisen fyysisen ilmiön luonteen kuin atomispektrit.

Nämä ovat vapaiden atomien vuorovaikutusspektrejä, jotka syntyvät, kun niiden välillä vapautuu energiaa. Tällaiset ilmiöt ovat tyypillisiä kaasumaisille, höyryisille ja plasmatilassa oleville aineille. Siten kvanttiteoria teki vallankumouksen fysiikan maailmassa ja antoi tutkijoille mahdollisuuden edetä paitsi tämän tieteen alalla, myös monien siihen liittyvien tieteiden alalla: kemia, termodynamiikka, optiikka ja filosofia. Ja antoi myös ihmiskunnan tunkeutua asioiden luonteen salaisuuksiin.

Ihmiskunnalla on vielä paljon tehtävää tietoisuudessaan ymmärtääkseen atomien luonteen, ymmärtääkseen niiden käyttäytymisen ja vuorovaikutuksen periaatteet. Kun ymmärrämme tämän, pystymme ymmärtämään ympärillämme olevan maailman luonteen, koska kaikki, mikä meitä ympäröi, alkaen pölyhiukkasista ja päättyen itse aurinkoon, ja me itse - kaikki koostuu atomeista, joiden luonne on salaperäinen ja hämmästyttävä ja täynnä monia salaisuuksia.