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Encuadernación Bielokúrov V.V., Shirkov D.V. Guía de la teoría cuántica de campos
Id: 7785
 
19.9 EUR

Guía de la teoría cuántica de campos

URSS. 200 pp. (Spanish). CartonéISBN 5-88417-004-1.

 Resumen del libro

El elemento clave de la física contemporánea es el concepto de campo cuántico. Hoy en día se considera que éste constituye la forma universal de la materia que subyace a todas sus manifestaciones físicas. Este libro puede ser recomendado como una primera lectura para aquellos estudiantes y físicos de otras especialidades que quieran comprender las ideas y métodos más importantes de la teoría cuántica del campo, una de las ramas más matematizadas y abstractas de la física teórica.


 Índice

Capítulo I. Conceptos fundamentales
 1.Partículas e interacciones
  Tema y objetos de investigación
  "Elementalidad" de las partículas
  Características de las partículas
  Propiedades cuánticas de las partículas
  Interconversión de las partículas
  Leyes de conservación
  Tipos de interacciones
 2.Campos cuánticos
  Campos clásicos. Cuantificación
  Campos cuánticos
  Interacciones entre campos cuánticos
 3.Simetrías y grupos de transformaciones
  Simetrías espaciotemporales y simetrías internas
  Definición de grupo. Subgrupos
  Grupos abelianos y no abelianos
  Grupos de Lie. Grupo U(1)
  Representación matricial
  Grupos unitarios especiales
  Representaciones
Capítulo II. Etapas del desarrollo de las
   concepciones fundamentales
 4.Fundamentación de los principios
  Relativización de la mecánica cuántica
  Teoría cuántica de la radiación
  Antipartículas
  Campos ondulatorios cuánticos
  Formulación de la electrodinámica cuántica
  Modelo de Fermi. Modelo de Yukawa
 5.Establecimiento de la electrodinámica cuántica
  Divergencias ultravioletas
  Teoría covariante de las perturbaciones para la matriz S
  Creación de la teoría de las renormalizaciones
  Logros de la electrodinámica cuántica
  Comportamiento asintótico en el ultravioleta
  El grupo de renormalización en la electrodinámica
  cuántica
 6.Problemática de los años 50
  Teorema CPT y violación de la paridad
  Violación de las simetrías
  Modelo V-A de las interacciones débiles
  Problemas de las interacciones fuertes
  Métodos analíticos
 7.Métodos analíticos y axiomáticos
  Enfoque axiomático. Relaciones de dispersión
  Enfoque analítico. Aplicación del método analítico
  Polos de Regge. Reglas de las sumas
  Ecuación del cuasipotencial
 8.De los quarks a la cromodinámica cuántica
  Modelos estructurales
  Simetría SU(3) y quarks. Color. Partones
 9.Campos de gauge e interacciones
  Campos de Yang-Mills. Cuantificación
  Campos vectoriales con masa y efecto Higgs
  Interacciones electrodébiles. Renormalización
  Libertad asintótica y cromodinámica cuántica
  Interacciones de gauge
Capítulo III. De las renormalizaciones al grupo de
   renormalización
 10.Teoría covariante de las perturbaciones
  Planteamiento del problema. Matriz de colisión
  Reglas de Feynman. Esquema axiomático de Bogoliúbov
 11.Divergencias y renormalizaciones
  Divergencias ultravioletas. Regularización
  Renormalizaciones en electrodinámica cuántica
 12.Teoría de las renormalizaciones
  Clasificación de las divergencias
  Renormalizabilidad
  Renormalización sin contratérminos
  Divergencias superficiales
 13.Grupo de renormalización
  Constante de acoplamiento efectiva
  Renorminvariancia
  Grupo de renormalización
  Método del grupo de renormalización
  Libertad asintótica y "carga cero"
Capítulo IV. Simetrías locales y su violación
 14.Campos de gauge
  Transformaciones fásicas locales
  Campo electromagnético. Campos de Yang-Mills
  Integrales funcionales o de caminos
  Campo cuántico de Yang-Mills
 15.Violación espontánea de la simetría
  Ejemplo de la mecánica
  Ejemplos de la estadística cuántica
  Caso de la teoría del campo. Efecto Higgs
Capítulo V. Teoría de las interacciones electrodébiles
 16.Status actual de la electrodinámica cuántica
  Momento magnético anómalo del electrón
  Otros efectos. Conclusión
 17.La interacción débil y el bosón intermedio
  Corrientes e interacción de Fermi
  Bosones intermedios
  Problema de la renormalizabilidad
 18.Teoría de Glashow-Salam-Weinberg
  Elección del grupo de gauge
  Estructura física
  Comparación con la experiencia
  Anomalías e introducción de los quarks
  Generación
Capítulo VI. Cromodinámica cuántica
 19.Estructura de los hadrones
  Dispersión profundamente no elástica
  de leptones por hadrones. Modelo de partones
  Quarks y gluones
  Interacción quarkogluónica y libertad asintótica
 20.Teoría de gauge de las interacciones entre
  quarks y leptones
  Simetría cromática de los quarks
  Lagrangiano de interacción
  Constante de acoplamiento efectiva
  Status experimental de la cromodinámica cuántica
  Interacción a grandes distancias
 21.Métodos no perturbativos de la cromodinámica cuántica
  Descomposición 1/Nc
  Condensados dd vacío y reglas de las sumas
  Variante reticular de la cromodinámica cuántica
Capítulo VII. Modelos hipotéticos de interacciones
 22.Idea de la unificación de las interacciones
  Modelo estándar
  Aumento del grado de simetría con el crecimiento
  de la energía
  Constantes de acoplamiento efectivas en el modelo
  estándar. Hipótesis de la confluencia de las
  constantes de acoplamiento efectivas
  La nueva simetría y su violación
 23.Modelos de gran unificación
  Estructura del modelo SU(5)
  Desintegración del protón
  Oscilaciones neutrón-antineutrón. Monopolos
  Limitaciones de los modelos de gran unificación
 24.Superteorías. Supersimetría
  Teoría cuántica supersimétrica del campo
  Supergravedad
  Compactificación de las dimensiones "complementarias"
  Teoría de cuerdas
 25.Visión general de la teoría cuántica de campos
  Naturaleza de la evolución de la teoría cuántica
  de campos. Complicación del aparato matemático
  Abstracción y evidencia
Índice de autores
Índice de materias

 About authors

V.V.Bielokúrov
Universidad Estatal Lomonósov de Moscú

D.V.Shirkov
Academia de Ciencias de Rusia


 Prólogo a la edición en castellano

La teoría cuántica del campo es la rama más avanzada de la física teórica moderna. Esta teoría proporciona el marco más adecuado para la descripción teórica de las micropartículas y sus interacciones.

El elemento clave de esta teoría es el concepto de campo cuántico. Hoy en día se considera que éste constituye la forma universal de la materia que subyace a todas sus manifestaciones físicas. Un mismo campo cuántico describe todas las partículas (y antipartículas) de una clase dada presentes en el universo. La interacción entre partículas se representa mediante la interacción de varios campos diferentes o de un mismo tipo en un punto cualquiera del espaciotiempo.

La forma en que los campos cuánticos interactúan está determinada por las simetrías existentes en la naturaleza. Esto último, el denominado principio de la dinámica gauge y su realización para los tipos conocidos de interacciones, se explica con detalle en este libro. El principio de gauge simplifica esencialmente las generalizaciones interiores de la teoría, las cuales también serán aquí discutidas.

Las ideas y los resultados de la teoría cuántica del campo desempeñan cada vez un papel más importante en otras partes de la física como son la astrofísica, la cosmología y la física nuclear. Además, muchos de los métodos matemáticos creados dentro de su marco han sido aplicados con gran éxito en otras ramas de la física teórica. En este contexto, tanto desde el punto de vista físico como desde el metodológico la teoría cuántica del campo es una zona de vanguardia de toda la física teórica.

Este libro puede ser recomendado como una primera lectura para aquellos estudiantes y físicos de otras especialidades que quieran comprender las ideas y métodos más importantes de la teoría cuántica del campo, la rama más matematizada y abstracta de la física teórica.

Asimismo, los autores esperan que los lectores de este libro se formen una idea más completa de los resultados obtenidos en este campo por los físicos soviéticos.

Para la edición española los autores han actualizado el libro (publicado por última vez en inglés en 1991) introduciendo algunos cambios obligados por el desarrollo de la teoría.

Finalmente, los autores quieren expresar su más sincero agradecimiento a la Editorial URSS y, en especial, a los traductores de nuestra obra, Domingo Marín Ricoy y Viktoria Malishenko, cuyas observaciones nos han ayudado a mejorar nuestro libro.

Moscú, 1996


 Prólogo a la edición en ruso

"La cultura es de inculcar con mesura evitando, en la medida de lo posible, el derramamiento de sangre". Este principio, formulado por un gran satírico ruso, ha sido la guía que los autores han intentado seguir en la exposición de la historia y del estado de desarrollo actual de la rama de la física más abstracta y matematizada, la teoría cuántica del campo.

En su casi medio siglo de existencia, la teoría de las partículas elementales ha cambiado ya varias veces su aspecto externo. Su historia podría ser dividida en tres etapas. Los primeros treinta años se caracterizarían por un desarrollo progresivo de la electrodinámica cuántica. Este período empezaría con los trabajos pioneros de los años 20 y abarcaría hasta la época de la creación de la teoría general de las renormalizacionesrenormalización y del método del grupo de renormalizacióngrupo! de renormalización. La segunda etapa se prolongaría durante unos quince años, y podría ser caracterizada por la aparición, como alternativa a la teoría cuántica del campo local, de distintos métodos y enfoques teóricos cuyo desarrollo se vería frenado por las dificultades que aparecían al ser aplicados al estudio de las interacciones débiles y fuertes. Todavía en este período, los términos "teoría de las partículas elementales" y "teoría cuántica del campo" tenían, para la mayoría de los físicos, distinto sentido. A comienzos de los años 70 la situación cambió de forma bastante radical y en un sentido opuesto. Complementada ahora con el principio dinámico de la simetría de gauge local (también denominada simetría de calibración o de aforo) la teoría cuántica del campo irrumpió en el primer lugar, ocupando posiciones muy sólidas no sólo en la electrodinámica sino también en la teoría de las interacciones fuertesinteracciones! fuertes y de las interacciones débilesinteracciones! débiles. De esta forma la espiral de desarrollo de la teoría de partículas y de sus interacciones efectuó un giro completo, alzándose con ello a un nuevo nivel cualitativamente distinto.

La rehabilitación de la teoría cuántica de campos local, con una nueva fundamentación basada en el gauge (calibración), se desarrolló bastante rápidamente y culminó triunfalmente a comienzos de los 80. Si a esta rapidez en su reestablecimiento le sumamos el uso que hace la teoría de nuevos conceptos físicos no observables (número cuántico "colorcolor", quarks, gluones), se comprende la dificultad que la misma experimenta para adentrarse en la conciencia de los físicos de otras especialidades.

El presente libro surgió de un breve curso destinado a una amplia pero bastante cualificada audiencia, que fue impartido por uno de los autores en varias ocasiones y en distintas universidades. No obstante, el material de dicho curso se amplió notablemente a medida que se iba escribiendo el libro. La presente exposición no se debe entender como una crónica detallada de los logros obtenidos en la teoría de las partículas elementales. El deseo de los autores fue el de esbozar con suficiente detalle y a la vez de forma comprensible sólo los momentos principales, en tanto que imprescindibles, del desarrollo de la teoría. El objetivo del libro es el de ayudar a los físicos no especialistas a entrar en un círculo de nuevos conceptos. No nos hemos puesto el objetivo, incluso ni siquiera aproximadamente, de reflejar las aportaciones de los diferentes científicos; por esta razón sólo serán citados unos cuantos nombres, en cuyo caso las iniciales se darán únicamente cuando el particular aparezca por primera vez.

En un texto de estas características no parece racional el dejar de utilizar fórmulas y conceptos matemáticos. Al mismo tiempo los autores intentaron reducir su uso al mínimo. Todos los conceptos que nos pareció que podrían ser desconocidos para un gran número de lectores se acompañan de las oportunas aclaraciones.

Al final del libro hay una pequeña lista de referencias, más o menos accesibles por su nivel, que recomendamos para profundizar en los temas tratados en este libro.

Estamos muy agradecidos a muchos de nuestros colegas por su ayuda y útiles debates. Expresamos nuestro especial reconocimiento a los profesores A.M.Baldin, D.I.Kazakov, M.G.Mieschieriakov, V.I.Oguievietski, A.V.Radiushkin, A.A.Slavnov y A.N.Tavjelidze, dado que las consultas con los mismos han sido utilizadas para la composición de varias secciones. También queremos expresar nuestro especial agradecimiento a L.B.Ókuñ por la escrupulosa lectura que realizó del original, así como por sus numerosos comentarios y consejos, la mayoría de los cuales fue tenida en consideración.


 
© Editorial URSS 2016.