نظریه میدان‌های کوانتومی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی چارچوبی نظری برای بازسازی مدل‌های کوانتومی سیستم‌هایی مهیا می‌کند، که در فیزیک کلاسیک با میدان‌ها یا سیستم‌های بس‌ذره‌ای توصیف می‌شوند.

کلیات مربوط به نظریه[ویرایش]

در نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی نیروهای میان ذرات توسط ذرات دیگر حمل می‌شوند. برای نمونه، نیروی الکترومغناطیسی میان دو الکترون با رد و بدل کردن فوتون‌ها امکان می‌یابد. با این حال نظریه‌ی فوق بر تمام نیروهای بنیادی به کار برده می‌شود. بردارهای بوزونی متوسط نیروی ضعیف را، گلوئون‌ها نیروی قوی، و گراویتون‌ها نیروی گرانشی را حمل می‌کنند. این ذرات حامل نیرو، ذراتی مجازی‌اند و طبق تعریف، زمانی که حامل نیرو هستند امکان آشکارشدن‌شان وجود ندارد، زیرا عملیات آشکارسازی گواه بر عدم حمل نیرو خواهد بود.

در نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی، فوتون‌ها به صورت کوانتاهای میدان پنداشته می‌شوند و نه مانند توپ‌های کوچک بیلیارد! یعنی امواج پکیده‌ای که در میدان به صورت ذرات به نظر می‌آیند. همچنین فرمیون‌ها -مانند الکترون- را نیز می‌توان به صورت امواج در میدان توصیف کرد، و این در حالی‌ست که هر نوع فرمیون میدان خاص خودش را دارد. به طور خلاصه، تصویر کلاسیکی از" همه چیز به شکل ذرات و میدان هاست"، در نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی به صورت" همه چیز ذره است" و یا در نهایت "همه چیز میدان است" در می‌آید.

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

کاربردها[ویرایش]

این نظریه به طور گسترده در فیزیک ذرات و فیزیک ماده‌ی چگال به کار می‌رود.اکثر نظریه‌ها در فیزیک جدید ذرات (شامل نظریه‌ی استاندارد ذرات بنیادی و برهمکنش‌های میان‌شان) با نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی نسبیتی فرمول‌بندی می‌شوند. نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی در پدیده‌های گوناگونی از فیزیک ماده‌ی چگال کاربرد دارد، به ویژه هنگامی که تعداد قابل توجهی از ذرات امکان افت و خیز دارند. برای نمونه، نظریه‌ی BCC در ابر رسانایی.

جستارهای وابسته[ویرایش]

مکانیک کوانتومی

مکانیک کلاسیک

نظریه میدان

مکانیک کوانتوم نسبیتی

نظریه میدان اسکالر

منابع[ویرایش]