Белокуров В.В., Ширков Д.В. Теория взаимодействий полей:
КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ В ДОСТУПНОМ ИЗЛОЖЕНИИ. Краткий путеводитель. Изд. 2, испр. и доп.

Теория взаимодействий полей: Квантовая теория поля в доступном изложении. Краткий путеводитель URSS. 2022. 240 с. ISBN 978-5-9710-9513-2.

Серия: НАУКУ — ВСЕМ! Шедевры научно-популярной литературы (физика)

Типографская бумага

Внимание: АКЦИЯ! Только по 24.09.24!

Аннотация

Настоящая книга посвящена базовым понятиям теории и основам моделей фундаментальных взаимодействий квантовых полей. В ней содержится изложение истории развития и современного состояния теории взаимодействий элементарных частиц. Основная задача книги — дать картину развития квантовой теории поля в виде, доступном для физиков, не работающих в этой области. Наряду с очерком хронологического развития основных представлений дано изложение... (Подробнее)

Содержание

Предисловие ко второму изданию				9
Предисловие				11
Глава 1. Основные понятия				13
1.1. Частицы и взаимодействия				15
1.1.1. Область и объекты исследования				15
1.1.2. «Элементарность» частиц				16
1.1.3. Характеристики частиц				17
1.1.4. Квантовые свойства частиц				18
1.1.5. Взаимопревращаемость частиц				21
1.1.6. Законы сохранения				22
1.1.7. Типы взаимодействий				23
1.2. Квантовые поля				25
1.2.1. Классическое поле				25
1.2.2. Квантование				27
1.2.3. Квантовые поля				29
1.2.4. Взаимодействие квантовых полей				30
1.3. Симметрии и группы преобразований				33
1.3.1. Пространственно-временные и внутренние симметрии				33
1.3.2. Определение группы. Подгруппы				35
1.3.3. Абелевы и неабелевы группы				36
1.3.4. Группы Ли				37
1.3.5. Группа U(1)				38
1.3.6. Матричные представления				39
1.3.7. Специальные унитарные группы				40
1.3.8. Представления				41
Глава 2. Этапы развития основных представлений				47
2.1. Закладка фундамента				49
2.1.1. Релятивизация квантовой механики				49
2.1.2. Квантовая теория излучения				52
2.1.3. Античастицы				53
2.1.4. Квантовые волновые поля				55
2.1.5. Формулировка квантовой электродинамики				56
2.1.6. Модель Ферми				57
2.1.7. Модель Юкавы				58
2.2. Становление квантовой электродинамики				60
2.2.1. Ультрафиолетовые расходимости				60
2.2.2. Ковариантная теория возмущений для S-матрицы				62
2.2.3. Создание теории перенормировок				63
2.2.4. Успехи квантовой электродинамики				64
2.2.5. Ультрафиолетовая асимптотика				64
2.2.6. Ренормгруппа в квантовой электродинамике				65
2.3. Проблематика 1950-х годов				66
2.3.1. CPT -теорема и нарушение четности				66
2.3.2. Нарушенные симметрии				68
2.3.3. V—А-модель слабых взаимодействий				71
2.3.4. Проблемы сильных взаимодействий				72
2.3.5. Аналитические методы				73
2.4. Аксиоматические и аналитические методы				75
2.4.1. Аксиоматический подход				75
2.4.2. Дисперсионные соотношения				77
2.4.3. Аналитический подход				79
2.4.4. Применения аналитического метода				81
2.4.5. Полюса Редже				82
2.4.6. Правила сумм				83
2.4.7. Квазипотенциальное уравнение				84
2.5. От кварков к квантовой хромодинамике				85
2.5.1. Составные модели				85
2.5.2. SU(3)-симметрия и кварки				86
2.5.3. Цвет				89
2.5.4. Партоны				92
2.6. Калибровочные поля и взаимодействия				95
2.6.1. Поля Янга—Миллса				95
2.6.2. Квантование				97
2.6.3. Массивные векторные поля и эффект Хиггса				97
2.6.4. Электрослабые взаимодействия				98
2.6.5. Перенормировка				98
2.6.6. Асимптотическая свобода и квантовая хромодинамика				99
2.6.7. Калибровочные взаимодействия				100
Глава 3. От перенормировок к ренормгруппе				103
3.1. Ковариантная теория возмущений				105
3.1.1. Постановка задачи				105
3.1.2. Матрица рассеяния				107
3.1.3. Правила Фейнмана				109
3.1.4. Аксиоматическая схема Боголюбова				112
3.2. Расходимости и перенормировки				113
3.2.1. Ультрафиолетовые расходимости				113
3.2.2. Регуляризация				116
3.2.3. Перенормировки в квантовой электродинамике				117
3.3. Теория перенормировок				119
3.3.1. Классификация расходимостей				119
3.3.2. Перенормируемость				123
3.3.3. Перенормировки без контрчленов				125
3.3.4. Поверхностные расходимости				126
3.4. Ренормализационная группа				127
3.4.1. Эффективные константы связи				127
3.4.2. Ренорминвариантность				129
3.4.3. Ренормгруппа				131
3.4.4. Метод ренормгруппы				132
3.4.5. Асимптотическая свобода и «нуль-заряд»				133
Глава 4. Локальные симметрии и их нарушение				137
4.1. Калибровочные поля				139
4.1.1. Локальные фазовые преобразования				139
4.1.2. Электромагнитное поле				141
4.1.3. Поля Янга—Миллса				144
4.1.4. Континуальный интеграл				147
4.1.5. Квантовое поле Янга—Миллса				149
4.2. Спонтанное нарушение симметрии				150
4.2.1. Пример из механики				151
4.2.2. Примеры из квантовой статистики				151
4.2.3. Случай теории поля				152
4.2.4. Эффект Хиггса				156
Глава 5. Теория электрослабого взаимодействия				161
5.1. Современный статус квантовой электродинамики				163
5.1.1. Аномальный магнитный момент электрона				163
5.1.2. Другие эффекты				165
5.1.3. Заключение				166
5.2. Слабое взаимодействие с промежуточным бозоном				167
5.2.1. Токи и взаимодействие Ферми				167
5.2.2. Промежуточный бозон				170
5.2.3. Проблема перенормируемости				172
5.3. Модель Вайнберга—Салама—Глэшоу				173
5.3.1. Выбор калибровочной группы				173
5.3.2. Физическая структура				175
5.3.3. Сравнение с экспериментом				176
5.3.4. Аномалии и кварковое расширение				177
5.3.5. Поколения				178
Глава 6. Квантовая хромодинамика				181
6.1. Составная структура адронов				183
6.1.1. Глубоконеупругое рассеяние лептонов на адронах				183
6.1.2. Партонная модель				184
6.1.3. Кварки и глюоны				185
6.1.4. Кварк-глюонное взаимодействие и асимптотическая свобода				186
6.2. Калибровочная теория взаимодействия кварков и глюонов				187
6.2.1. Цветовая симметрия кварков				187
6.2.2. Лагранжиан взаимодействия				188
6.2.3. Эффективная константа связи				190
6.2.4. Экспериментальный статус квантовой хромодинамики				192
6.2.5. Взаимодействие на больших расстояниях				195
6.3. Непертурбативные методы в квантовой хромодинамике				196
6.3.1. 1/N c -разложение				197
6.3.2. Вакуумные конденсаты и правила сумм				197
6.3.3. КХД на решетке				198
Глава 7. Гипотетические модели взаимодействий				203
7.1. Идея объединения взаимодействий				205
7.1.1. Стандартная модель				205
7.1.2. Повышение степени симметрии с ростом энергии				206
7.1.3. Эффективные константы связи в стандартной модели				207
7.1.4. Гипотеза о слиянии эффективных констант				208
7.1.5. Новая симметрия и ее нарушение				209
7.2. Модели Великого объединения				211
7.2.1. Структура SU(5)-модели				211
7.2.2. Распад протона				213
7.2.3. Монополи				215
7.2.4. Ограниченность моделей Великого объединения				216
7.3. Супертеории				217
7.3.1. Суперсимметрия				217
7.3.2. Суперсимметричные калибровочные теории				220
7.3.3. Супергравитация				221
7.3.4. Компактификация «лишних» измерений				221
7.3.5. Суперструны				224
7.4. Общий взгляд на квантовую теорию поля				226
7.4.1. Характер эволюции КТП				226
7.4.2. Усложнение математического аппарата				228
7.4.3. Абстракция и наглядность				229
Литература				231
Предметный указатель				234

Об авторах

Белокуров Владимир Викторович

Доктор физико-математических наук, профессор. Профессор кафедры физики частиц и космологии физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН. Окончил физический факультет МГУ в 1974 г. и аспирантуру физического факультета в 1977 г. Занимал должность проректора МГУ. Область научных интересов: квантовая теория поля, квантовые вычисления, функциональные методы математической физики. Автор более 100 научных статей и 10 монографий.

Ширков Дмитрий Васильевич

Доктор физико-математических наук, профессор кафедры квантовой теории и физики высоких энергий физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, академик РАН. Директор лаборатории им. Н. Н. Боголюбова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна) в 1993–1997 гг. (с 1998 г. почетный директор). Заслуженный деятель науки РФ (1996), заслуженный профессор МГУ (1999). Лауреат Ленинской премии (1958), Государственной премии СССР (1984), Золотой медали им. Н. Н. Боголюбова РАН (2004). В 1949 г. окончил физический факультет МГУ. Работал в Математическом институте им. В. А. Стеклова АН СССР, Институте математики Сибирского отделения АН СССР. С 1971 г. работал в ОИЯИ. Область научных интересов: теория переноса и замедления нейтронов, основы квантовой теории поля, теория сверхпроводимости, физика высоких энергий, квантовая хромодинамика, краевые задачи классической математической физики. Опубликовал свыше 200 научных работ, в том числе 5 монографий, включая «Введение в теорию квантованных полей» (соавт. Н. Н. Боголюбов), «Новый метод в теории сверхпроводимости» (соавт. Н. Н. Боголюбов, В. В. Толмачев).

Белокуров В.В., Ширков Д.В. Теория взаимодействий полей: КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ В ДОСТУПНОМ ИЗЛОЖЕНИИ. Краткий путеводитель. Изд. 2, испр. и доп.

Аннотация

Белокуров В.В., Ширков Д.В. Теория взаимодействий полей:
КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ В ДОСТУПНОМ ИЗЛОЖЕНИИ. Краткий путеводитель. Изд. 2, испр. и доп.