Théorie quantique des champs - Définition et Explications

Introduction

Mécanique quantique

Postulats de la mécanique quantique Histoire de la mécanique quantique Concepts fondamentaux État quantique (En mécanique quantique, l'état d'un système décrit tous les aspects du système physique. Il...) · Superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut...) · Observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire...) · Intrication · Mesure · Principe d'incertitude · de correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...) · Dualité · Décohérence Expériences Fentes de Young (Les fentes de Young sont l'objet d'une expérience de physique réalisée en 1801 par Thomas Young...) · Expérience de Stern et Gerlach · Chat de Schrödinger (L'expérience du chat de Schrödinger fut imaginée en 1935 par le physicien Erwin...) · Gomme quantique · Paradoxe EPR (Le paradoxe EPR, abréviation de paradoxe Einstein-Podolsky-Rosen, est une expérience de...) · Téléportation quantique (La téléportation quantique est un protocole de communications quantiques consistant...) · Expérience d'Aspect Formalisme Notation Bra-Ket (La notation bra-ket a été introduite par Paul Dirac pour faciliter l’écriture...) · Équation de Schrödinger (L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est...) · Matrice densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) · Représentation de Schrödinger · de Heisenberg · d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) Statistiques Maxwell-Boltzmann · Échange · Fermi-Dirac · Fermion (Le modèle standard classe les particules élémentaires en deux grandes...) · Bose-Einstein · Boson (Les bosons représentent une classe de particules qui possèdent des propriétés...) Théories avancées Théorie quantique des champs (La théorie quantique des champs (QFT, abréviation du terme anglais Quantum field theory)...) · Axiomes de Wightman · Électrodynamique quantique · Chromodynamique quantique (La chromodynamique quantique, acronyme QCD de l'anglais Quantum ChromoDynamics, est une théorie...) · Gravité quantique (La gravité quantique est une branche de la physique théorique tentant d'unifier la...) · Diagramme de Feynman (Un diagramme de Feynman est une représentation symbolique permettant de faire des calculs en...) Interprétations Problème de la mesure · Copenhague · Ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) · Variables cachées · Transactionnelle · Mondes multiples · Histoires consistantes · Logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος),...) quantique · Réduction par l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) (consciente) Physiciens Planck · de Broglie · Schrödinger · Heisenberg · Bohr · Pauli · Born · Dirac · von Neumann · Einstein · Bohm · Feynman · Everett · Penrose

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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 XXI^e 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.