نظریه میدان‌های کوانتومی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

نظریه میدان‌های کوانتومی چارچوبی نظری برای بازسازی مدل‌های کوانتوم مکانیکی سیستم هایی مهیا می کند، که در فیزیک کلاسیک با میدان‌ها یا سیستم‌های بس ذره ای توصیف می شد.

کلیات مربوط به نظریه

در نظریهٔ میدان‌های کوانتومی نیروهای میان ذرات توسط ذرات دیگر برقرار می شوند. برای نمونه، نیروی الکترومغناطیسی میان دو الکترون با رد و بدل فوتون‌ها امکان می یابد. با این حال نظریه فوق بر تمام نیروهای بنیادی به کار برده می شود. بردارهای بوزونی متوسط نیروی ضعیف را، گلوئون‌هاگراویتون‌ها نیروی گرانشی را برقرار می سازند. این ذرات حامل نیرو، ذراتی مجازی اند و طبق تعریف، زمانیکه حامل نیرو هستند امکان آشکارشدن شان وجود ندارد، زیرا عملیات آشکارسازی گواه بر عدم حمل نیرو خواهد بود. نیروی قوی، و

در نظریه میدان‌های کوانتومی، فوتون‌ها به صورت کوانتاهای میدان پنداشته می شوند و نه توپ‌های کوچک بیلیارد!امواج پکیده ای که در میدان به صورت ذرات به نظر می رسند. همچنین فرمیون‌ها -مانند الکترون- را نیز می توان به صورت امواج در میدان توصیف کرد، و این در حالیست که هرنوع فرمیون میدان خاص به خودش را دارد. به طور خلاصه، تصویر کلاسیکی از" همه چیز به شکل ذرات و میدان هاست"، در نظریه میدان‌های کوانتومی به صورت" همه چیز ذره است" و یا در نهایت "همه چیز میدان است" در می آید.

در این نظریه با ذرات نیز به صورت حالت‌های برانگیختهٔ میدان برخورد می‌شود (کوانتای میدان).این میدان خاص را می توان نوعی خوش شانسی دانست زیرا که در این صورت لازم نیست نگران پیامدهای اصل طرد پاولی بین فرمیون‌های مختلف مثلا بین الکترون‌ها و نوترون‌ها باشیم.در این حال می توان با آسودگی خیال حالت‌های انرژی مربوط به هر فرمیون را جداگانه بررسی کرد

کاربردها

این نظریه به طور گسترده در فیزیک ذرات و فیزیک ماده چگال کاربرد دارد.اکثر نظریه‌ها در فیزیک جدید ذرات (شامل برنظریه استاندارد ذرات بنیادی و برهمکنش‌های میانشان) با نظریه میدان‌های کوانتومی نسبیتی فرمول یندی می شوند. نظریه میدان‌های کوانتومی در پدیده‌های گوناگونی از فیزیک ماده چگال کاربرد دارد، به ویژه هنگامی که تعداد قابل توجهی ازذرات امکان افت و خیز دارند_ برای نمونه، نظریهBCC در ابر رسانایی.