Théorie quantique des champs

Théorie quantique des champs - Définition et Explications

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Introduction


Mécanique quantique
 \hat H | \psi\rangle = i\hbar\frac{{\rm d}}{{\rm d}t}|\psi\rangle
Postulats de la mécanique quantique

Histoire de la mécanique quantique

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La théorie quantique des champs (QFT, abréviation du terme anglais Quantum field theory) est l'application des concepts de la physique quantique (La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques...) aux champs. Issue de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...) relativiste, dont l'interprétation comme théorie décrivant une seule particule s'était avérée incohérente, cette théorie fournit un cadre conceptuel largement utilisé en physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants...), en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) condensée et en physique statistique (La physique statistique a pour but d'expliquer le comportement et l'évolution de systèmes...).

La première théorie quantique des champs à avoir vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), l'électrodynamique quantique (L'électrodynamique quantique relativiste est une théorie physique ayant pour but de concilier...), est au XXIe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...) une des théories physiques ayant le plus beau succès dans sa confrontation aux résultats expérimentaux dans le cadre du modèle standard, notamment grâce à la concordance de la théorie avec la mesure de haute précision de la constante de structure fine (La constante de structure fine, représentée par la lettre grecque α, est une...).

Historique

La théorie naît en 1927 avec l'article fondateur de l'électrodynamique (L'électrodynamique est la discipline physique qui étudie et traite des actions dynamiques entre...) quantique par Dirac : La Théorie quantique de l'émission et de l'absorption du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...). Le formalisme est ensuite développé et discuté dans les années 1930 par les théoriciens, ceux-ci se heurtant à un problème récurrent : l'apparition systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour...) d'infinis lors des calculs de grandeurs physiques censées être mesurables et finies. Cette difficulté ne fut entièrement surmontée qu'en 1948 avec l'invention d'une procédure systématique, la renormalisation (En théorie quantique des champs (ou QFT), en mécanique statistique des champs, dans la...), due principalement à Tomonaga, à Schwinger et à Feynman.

Les succès de l'électrodynamique quantique, théorie de jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par...) abélienne, ont conduit les théoriciens des années 1960 et 1970 à appliquer les concepts de cette théorie aux théories de jauge non abéliennes, donnant finalement naissance à l'actuel modèle standard de la physique des particules.

Par ailleurs, Kadanoff a introduit à la fin des années 1960 l'idée que les transitions de phases décrites par la physique statistique (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle...) présentaient des propriétés d'universalité et d'invariance d'échelles. Wilson eut alors l'idée d'appliquer les méthodes de renormalisation de la théorie quantique des champs à la description des phénomènes critiques.

Théorie quantique des champs
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