در فیزیک نظری، نظریهٔ میدان های کوانتومی ( QFT ) چارچوبی نظری برای ساختن مدل های مکانیک کوانتومی از ذرات زیراتمی در فیزیک ذرات وشبه ذره ها در فیزیک ماده چگال می باشد. یک نظریه میدان کوانتومی، ذرات را به شکل حالاتی برانگیخته از میدان فیزیکی زمینه می بیند، به همین دلیل این ذرات کوانتای میدان نامیده می شوند.
در نظریه میدان های کوانتومی، برهم کنشهای مکانیک کوانتومی بین ذرات بر حسب برهم کنش های میان میدان های پس زمینه متناظر بیان می شوند.
الکترودینامیک کوانتومی ( QED ) یک میدان الکترون و یک میدان فوتون دارد؛ کرومودینامیک کوانتومی ( QCD ) به ازای هر نوع کوارک یک میدان دارد و در ماده چگال یک میدان جابجایی اتمی وجود دارد که باعث پیدایش ذرات فونون می شود. ادوارد ویتن نظریه میدان های کوانتومی را با اختلاف زیادی دشوارترین نظریه در فیزیک نوین می داند. [ ۱]
سامانه های معمولی مکانیک کوانتومی تعداد ذرات ثابتی دارند و هر ذره تعداد متناهی از درجه های آزادی دارد. در مقابل، حالات برانگیخته یک نظریه میدان کوانتومی می توانند نماینده هر تعدادی از ذرات باشند. این باعث می شود که نظریه های میدان های کوانتومی برای توصیف سامانه هایی که در آن ها شمار ذرات در طول زمان تغییر می کند ( یکی از ویژگی های اساسی دینامیک نسبیتی ) ، بسیار مناسب هستند.
برهم کنش ها در نظریه میدان های کوانتومی ذاتاً بسیار شبیه به برهم کنش های میان بار و میدان های الکتریکی و مغناطیسی در معادلات ماکسول هستند، با این تفاوت که بر خلاف میدان های کلاسیک نظریه ماکسول، میدان ها در نظریه میدان های کوانتومی، معمولاً در برهم نهی های کوانتومی وجود دارند و از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می کنند.
از آنجا که میدان ها کمیت های پیوسته ای در فضا هستند، حالات برانگیخته ای که شامل تعداد به اندازه دلخواه بزرگی از ذرات هستند، وجود دارند، که به سامانه های نظریه میدان های کوانتومی اجازه می دهد بی نهایت درجه آزادی داشته باشند. تعداد بی نهایت درجه های آزادی، به سادگی می تواند به واگرایی کمیت های اندازه گیری شده بی انجامد ( یعنی کمیت ها بی نهایت می شوند ) . تکنیک هایی مانند بازبه هنجارسازی و گسسته سازی فضازمان، مانند کرومودینامیک کوانتومی شبکه ای مورد استفاده قرار می گیرند تا از این بی نهایت ها اجتناب کنیم و نتایج فیزیکی معنی داری تولید کنیم.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفدر نظریه میدان های کوانتومی، برهم کنشهای مکانیک کوانتومی بین ذرات بر حسب برهم کنش های میان میدان های پس زمینه متناظر بیان می شوند.
الکترودینامیک کوانتومی ( QED ) یک میدان الکترون و یک میدان فوتون دارد؛ کرومودینامیک کوانتومی ( QCD ) به ازای هر نوع کوارک یک میدان دارد و در ماده چگال یک میدان جابجایی اتمی وجود دارد که باعث پیدایش ذرات فونون می شود. ادوارد ویتن نظریه میدان های کوانتومی را با اختلاف زیادی دشوارترین نظریه در فیزیک نوین می داند. [ ۱]
سامانه های معمولی مکانیک کوانتومی تعداد ذرات ثابتی دارند و هر ذره تعداد متناهی از درجه های آزادی دارد. در مقابل، حالات برانگیخته یک نظریه میدان کوانتومی می توانند نماینده هر تعدادی از ذرات باشند. این باعث می شود که نظریه های میدان های کوانتومی برای توصیف سامانه هایی که در آن ها شمار ذرات در طول زمان تغییر می کند ( یکی از ویژگی های اساسی دینامیک نسبیتی ) ، بسیار مناسب هستند.
برهم کنش ها در نظریه میدان های کوانتومی ذاتاً بسیار شبیه به برهم کنش های میان بار و میدان های الکتریکی و مغناطیسی در معادلات ماکسول هستند، با این تفاوت که بر خلاف میدان های کلاسیک نظریه ماکسول، میدان ها در نظریه میدان های کوانتومی، معمولاً در برهم نهی های کوانتومی وجود دارند و از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می کنند.
از آنجا که میدان ها کمیت های پیوسته ای در فضا هستند، حالات برانگیخته ای که شامل تعداد به اندازه دلخواه بزرگی از ذرات هستند، وجود دارند، که به سامانه های نظریه میدان های کوانتومی اجازه می دهد بی نهایت درجه آزادی داشته باشند. تعداد بی نهایت درجه های آزادی، به سادگی می تواند به واگرایی کمیت های اندازه گیری شده بی انجامد ( یعنی کمیت ها بی نهایت می شوند ) . تکنیک هایی مانند بازبه هنجارسازی و گسسته سازی فضازمان، مانند کرومودینامیک کوانتومی شبکه ای مورد استفاده قرار می گیرند تا از این بی نهایت ها اجتناب کنیم و نتایج فیزیکی معنی داری تولید کنیم.
wiki: نظریه میدان های کوانتومی