Оглавление
- 1 История квантовой теории поля
- 1.1 История квантовой теории поля
- 1.2 Ранние разработки
- 1.3 Включение специальной теории относительности
- 1.4 Снова неуверенность
- 1.5 Второе квантование
- 1.6 Проблема бесконечностей
- 1.7 Проблемы квантовой теории поля
- 1.8 Перенормировка
- 1.9 Квантовая электродинамика
- 1.10 Теория Янга-Миллса
- 1.11 Стандартная модель физики элементарных частиц
- 1.12 История электрослабого взаимодействия
- 1.13 Перенормируемость и точность теории GWS
- 1.14 Проблемы сильных взаимодействий
- 1.15 Суперобъединение и гравитация
- 1.16 Квантовая гравитация и проблемы
- 1.17 Современная система перенормировки
- 1.18 Конформная теория поля
- 1.19 Квантовая хромодинамика и перенормировка
- 1.20 Дополнительная литература
- 1.21 Полный текст статьи:
- 2 История квантовой теории поля
История квантовой теории поля
-
История квантовой теории поля
- Квантовая теория поля возникла в 1920-х годах для описания электромагнитного поля.
- Поль Дирак создал первую полную теорию квантовой электродинамики в 1927 году.
- Включение специальной теории относительности стало важным стимулом для развития теории.
-
Ранние разработки
- Вернер Гейзенберг, Макс Борн и Паскуаль Джордан построили теорию свободного поля в 1925 году.
- Энрико Ферми показал, что несохранение видов фермионов вытекает из вторичного квантования в 1934 году.
- Паскуаль Джордан и Вольфганг Паули показали, что квантовые поля ведут себя как предсказывает специальная теория относительности в 1928 году.
-
Включение специальной теории относительности
- Уравнение Дирака было сформулировано в 1928 году и учитывало Лоренц-инвариантность и уравнение правила квантовой механики.
- Уравнение Дирака было переформулировано как уравнение поля, что привело к теории дырок.
- Эрвин Шредингер независимо нашел релятивистское обобщение уравнения Дирака, но отклонил его.
-
Снова неуверенность
- Нильс Бор и Леон Розенфельд показали, что принцип неопределенности ограничивает одновременное измерение напряженностей электрического и магнитного полей.
- Их анализ убедил физиков в необходимости квантования полей.
-
Второе квантование
- Паскуаль Джордан попытался распространить каноническое квантование на многочастичные волновые функции в 1927 году.
- Дирак также внес вклад в это направление.
- Джордан и Юджин Вигнер обнаружили необходимость антикоммутирующих операторов рождения и уничтожения для фермионов.
-
Проблема бесконечностей
- Проблема бесконечностей была решена с помощью перенормировки и регуляризации.
- Квантовая теория поля остается важной областью теоретической физики, обеспечивая общий язык для различных разделов физики.
-
Проблемы квантовой теории поля
- Основные физические величины, такие как энергия электрона, давали бесконечные расходящиеся вклады.
- Проблема собственной энергии электрона была серьезной в классической теории.
-
Перенормировка
- Усовершенствования в микроволновой технологии позволили проводить точные измерения.
- Ханс Бете предложил привязать бесконечности к поправкам массы и заряда.
- Перенормировка была систематизирована Фримэном Дайсоном.
-
Квантовая электродинамика
- Томонага и Швингер разработали релятивистски ковариантную схему для представления коммутаторов поля.
- Ричард Фейнман ввел правила построения графика для членов матрицы рассеяния.
- К 1965 году КЭД достигла статуса мирного сосуществования со своими противоречиями.
-
Теория Янга-Миллса
- Янг и Миллс исследовали влияние симметрий на теорию поля.
- Теория Янга-Миллса стала первым примером неабелевой калибровочной теории.
- Сильные взаимодействия были неверно поняты как опосредованные пи-мезонами.
-
Стандартная модель физики элементарных частиц
- В 1960-х и 1970-х годах была сформулирована Стандартная модель.
- Сильные взаимодействия описываются квантовой хромодинамикой.
- Слабые взаимодействия требуют дополнительной характеристики спонтанного нарушения симметрии.
-
История электрослабого взаимодействия
- Сформулирована Шелдоном Глэшоу, Абдусом Саламом и Джоном Клайвом Уордом в 1959 году
- Стивен Вайнберг применил механизм Хиггса в 1967 году
- Идея Голдстоуна и Хиггса возникла в конце 1950-х – начале 1960-х годов
-
Перенормируемость и точность теории GWS
- Герардус’т Хоофт и Мартинус Вельтман показали, что теория GWS перенормируема
- Теория GWS обеспечивает точность, сравнимую с квантовой электродинамикой
-
Проблемы сильных взаимодействий
- Прогресс в понимании сильных взаимодействий был медленнее и вызывал больше разочарований
- Возникали сложные проблемы с силой взаимодействия, генерацией массы и нелинейными взаимодействиями
-
Суперобъединение и гравитация
- Суперобъединение, включающее гравитацию, остается предметом спекуляций
- Гравитация описывается тензорным полем калибровочного бозона “гравитона”
-
Квантовая гравитация и проблемы
- Гравитационное квантование вызывает технические проблемы
- Гравитация связана со всей энергией, что делает её отделение от других взаимодействий неоднозначным
-
Современная система перенормировки
- Параллельные прорывы в физике конденсированных сред привели к ренормализационной группе
- Кеннет Геддес Уилсон переформулировал квантовую теорию поля в 1975 году
- Лео Каданов представил формализм операторной алгебры для модели Изинга
-
Конформная теория поля
- Александр Белавин, Александр Поляков и Александр Замолодчиков предложили конформную теорию поля в 1984 году
- Конформная теория поля используется в физике элементарных частиц и физике конденсированных сред
-
Квантовая хромодинамика и перенормировка
- Квантовая хромодинамика опирается на группу перенормировки из-за асимптотической свободы и ограничения цвета
-
Дополнительная литература
- Абрахам Пайс, “Внутренняя граница материи и сил в физическом мире”
- Стивен Вайнберг, “Квантовая теория полей”
- Сильван С. Швебер, “QED и люди, которые её создали”
- Франсиско Хосе Индураин, “Квантовая хромодинамика”
- Артур И. Миллер, “Ранняя квантовая электродинамика”
- Джулиан Швингер, “Избранные статьи по квантовой электродинамике”
- Лохлейн О’Райфартай, “Зарождение калибровочной теории”
- Тянь Юй Цао, “Концептуальные разработки полевых теорий 20-го века”
- Оливье Дарриголь, “Генезис концепции квантового чемпиона”