Tutorium Quantenfeldtheorie

Was Sie schon immer über QFT wissen wollten, aber bisher nicht zu fragen wagten

verfasst von: Lisa Edelhäuser, Alexander Knochel

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Dieses Buch richtet sich an alle, die sich schon immer gefragt haben, wie die kanonische Quantisierung, die LSZ-Reduktionsformel, Pfadintegrale, Feynman-Graphen und die Renormierung miteinander zusammenhängen. Als locker geschriebene Begleitlektüre zu Vorlesungen über Quantenfeldtheorie oder zum Selbststudium geeignet, gibt sich das Buch gesprächig und liefert Rechentricks und Erklärungen, die für Einsteiger sehr hilfreich sind.

Im ersten Teil werden anhand von Skalarfeldern grundlegende Konzepte von der klassischen Feldtheorie bis zur Renormierung eingeführt. Der zweite Teil verallgemeinert diese für Felder mit Spin und legt mit der Einführung des Eichprinzips die Grundlagen für den dritten Teil. Hier werden „Anwendungen auf die reale Welt“ behandelt: Die Quantenelektrodynamik und ihre Renormierung, sowie das Standardmodell der Teilchenphysik und der Higgs-Mechanismus.

Durch ausführlich vorgerechnete und in den Text eingebundene Aufgaben eignet sich das Tutorium sowohl zum schnellen Nachschlagen von „Rezepten“, als auch als Lektüre und Arbeitsbuch für Studierende, die eine tiefer gehende Diskussion der Quantenfeldtheorie suchen. Kurze Kapitel zu Grundlagenthemen wie Lie-Algebren und -Gruppen, Relativitätstheorie, Funktionentheorie und Funktionalableitungen ergänzen das Buch.

Aus dem Inhalt:

Kanonische Quantisierung

Green’sche Funktionen, Pfadintegrale und erzeugende Funktionale

Feynman-Graphen und Wick-Theorem

Regularisierung und Renormierung

Eichsymmetrien, Ward-Identitäten und QED

Standardmodell der Teilchenphysik und Higgs-Mechanismus

Lisa Edelhäuser hat in Würzburg Physik studiert und dort 2012 in theoretischer Elementarteilchenphysik promoviert. Sie war danach als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der RWTH Aachen tätig.
< Alexander Knochel hat in Würzburg und New York Physik studiert und 2009 in Würzburg in theoretischer Elementarteilchenphysik promoviert. Er war als wissenschaftlicher Mitarbeiter an den Universitäten Freiburg, Heidelberg und der RWTH Aachen tätig und hat dabei langjährige Erfahrung bei der Betreuung von Tutorien zur QFT I und II gesammelt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung

Die Relativitätstheorie und die Quantentheorie sind die beiden wichtigsten Stützpfeiler der modernen Physik. Beide sind für sich genommen extrem erfolgreiche Theorien, die aber eben nur einen eingeschränkten Gültigkeitsbereich haben. Die klassische Mechanik und die klassische spezielle Relativitätstheorie versagen, wenn Vorgänge beschrieben werden sollen, deren Wirkung die Größenordnung des Planck’schen Wirkungsquantums hat. Das ist das Aufgabengebiet der Quantenmechanik. Diese wiederum liefert falsche Vorhersagen, wenn die Energie von Teilchen deren Ruheenergie stark überschreitet oder wenn gar Teilchen erzeugt oder vernichtet werden und die Umwandlung ihrer Ruheenergie in andere Energieformen beschrieben werden soll. Es ist also klar, dass eine Art Synthese benötigt wird – eine relativistische Quantentheorie –, um die Natur auch in solchen Situationen zu beschreiben, in denen sowohl relativistische als auch Quanteneffekte eine Rolle spielen. Die relativistische QFT erfüllt genau diese Rolle.