牛津大学研究生教材：量子场论现代导引（英文） [Quantum Field Theory: A Modern Introduction] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《牛津大学研究生教材：量子场论现代导引（英文）》包括了311个习题，分列在每章之后。我们认为求解这些习题对于理解内容是必不可少的。学生们经常抱怨说他们理解了内容但是不能解答习题。我们觉得这个说法是矛盾的。如果你不能做出习题，那么你还是没能真正完全理解内容。

内页插图

目录

第一部分 量子场和重整化
第1章 为什么需要量子场论？
1.1 历史回顾
1.2 强相互作用
1.3 弱相互作用
1.4 引力相互作用
1.5 规范革命
1.6 统
1.7 作用量原理
1.8 从一次量子化到二次量子化
1.9 Noether定理
1.10 习题
第2章 对称性和群论
2.1 群论基础
2.2 S0（2）
2.3 S0（2）和U（1）的表示
2.4 S0（3）和SU（2）的表示
2.5 SO（N）的表示
2.6 旋量
2.7 洛伦兹群
2.8 庞加莱群的表示
2.9 主群和超对称性
2.10 习题
第3章 自旋为O和1/2的场
3.1 量子化方案
3.2 Klein-Cordon标量场
3.3 带电标量场
3.4 传播子理论
3.5 狄拉克旋量场
3.6 旋量场的量子化
3.7 Weyl中微子
3.8 习题
第4章 量子电动力学
4.1 麦克斯韦方程
4.2 相对论量子力学
4.3 麦克斯韦场的量子化
4.4 Gupta-Bleuler量子化
4.5 C，P和T不变性
4.5.1 宇称
4.5.2 电荷共轭
4.5.3 时间反演
4.6 CPT定理
4.7 习题
第5章 费曼规则和LSZ约化
5.1 截面
5.2 传播子理论和卢瑟福散射
5.3 LSZ约化公式
5.4 狄拉克旋量的约化
5.5 时间演化算符
5.6 威克定理
5.7 费曼规则
5.8 习题
第6章 散射过程和S矩阵
6.1 康普顿效应
6.2 对湮灭
6.3 穆勒散射
6.4 Bhabha散射
6.5 轫致辐射
6.6 辐射修正
6.7 反常磁矩
6.8 红外发散
6.9 兰姆位移
6.10 色散关系
6.11 习题
……

第二部分 规范理论和标准模型
第三部分 非微扰方法和统一
附录
说明
参考文献
索引

前言/序言

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在定域量子场论的框架下，各种相互作用都不是瞬时发生的，而是通过一些传播子来传递。更为漂亮的是自然界的这四类相互作用都由一定的对称性来决定。这些对称性常常用一些规范群来刻画。基于规范理论，温伯格，萨拉姆和格拉肖建立了弱电统一模型，即成功地统一了电磁相互作用和弱相互作用。在包括了强作用后称其为标准模型。标准模型的规范群是SU(3)*SU(2)*U(1)。标准模型与二十多年来所做的各种实验相一致。这也是称之为标准模型的一个重要理由。电磁相互作用，弱相互作用和强相互作用分别由光子，弱作用规范玻色子（W,Z）和胶子来传递。其中弱作用的规范对称性在低能下由黑格斯场的真空自发破缺而发生破缺，因此弱作用规范玻色子是有静止质量的，而光子和胶子是没有静止质量的。当然在远高于弱作用规范玻色子质量的能标下，弱作用规范玻色子的质量可以忽略，这时弱作用规范对称性又恢复了。然而引力还没有能够成功的纳入量子场论的框架下。但是经典的爱因斯坦引力理论仍然是由广义等效原理来决定的，具有广义坐标变换不变性。在后面我们还将认真的讨论引力的量子性质问题。在这里要进一步问的一个问题是：在标准模型和广义相对论中的对称性的起源是什么？一个可能的回答是：一个静止质量为零自旋为一的量子场如果不是按照规范不变的方式来耦合，那么这个场的量子理论会破坏洛伦兹对称性;而静止质量为零自旋为二的量子场如果不是按照满足等效原理的方式来耦合，那么这个场的量子理论也会破坏洛伦兹对称性。从这个意义上讲，洛伦兹不变性要求描述自然的理论必须是具有规范对称性的理

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显然，对电磁场的量子化需要符合狭义相对论的要求。1928年约当和泡利证明，场算符的对易关系是洛伦兹不变的。1933年，尼尔斯·玻尔和Leon Rosenfeld将这些对易关系与测量类空间隔下的场的限制联系起来。狄拉克方程和空穴理论的发展促使人们将相对论中的因果性关系应用到量子场论中，并在Vladimir Fock工作的基础上由Wendell Furry和罗伯特·奥本海默完成了这一工作。将量子力学和狭义相对论结合起来是促使量子场论发展的第二个动机。这条线索对于粒子物理及标准模型的发展很是关键。

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第四，作者告诫读者，非微扰夸克禁闭或者超对称的实验证明是绝对不存在的。然而，当前理论高能物理研究主要集中在第三部分的内容中，本部分将给学生一个高能物理中的主流问题的简短概述。而且，作者的态度是把非微扰场论和超对称看作是有用的理论“实验室”，来检验我们关于量子场论的想法。《量子场论：现代导引》第三部分的这些技巧就是一个多产的实验室，认真的学生将会获益良多

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从历史上讲，在量子力学建立之后仅仅两年就有人试图研究量子场论。量子场论的研究以狄拉克将辐射量子化以及写下电子的相对论方程为开端，到费曼，施温格和朝永振一郎的量子电动力学及温伯格，萨拉姆和格拉肖的标准模型为高潮，而以威尔逊的量子场论重正化群及有效量子场论作为重要的进展和应用，渗透到统计物理和凝聚态等许多领域。以现代的观点来看，描述粒子物理三种基本相互作用的量子场论是狭义相对论和量子力学相结合的产物。薛定谔在写下他的量子力学方程时“遗忘”了一个十分重要的东西，那就是狭义相对论。但是物理学家很快发现，狭义相对论对于一个正确的量子力学框架来说是很重要的。这是因为微观世界的行为让我们看到能量是可以有多种表现形式的。这个观念根源于狭义相对论的质能关系。忽略了狭义相对论也就忽略了物质，能量以及运动之间的重要关系。质能关系甚至允许不同种类的粒子在满足一些必要的条件下是可以相互转换。比如一对正负电子对可以湮灭成光子。

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