Головна
Українська Радянська Енциклопедія
Енциклопедичний словник-довідник з туризму
Юридична енциклопедія - Шемшученко Ю.С.
 
Головна arrow Українська Радянська Енциклопедія arrow каф-кек arrow КВАНТОВА ТЕОРІЯ ПОЛЯ
   

КВАНТОВА ТЕОРІЯ ПОЛЯ

—теорія, що описує квантові властивості полів фізичних (електромагнітного, електронно-позитронного, мезонного тощо); основа сучасної теорії елементарних частинок. К. т. п. виникла в результаті поширення осн. принципів квантової механіки на системи з нескінченною кількістю ступенів вільності. Фіз. властивості таких систем описуються т. з. польовими змінними, які є функціями координат і часу й задовольняють певні диференціальні рівняння з час тинними похідними — польові рівняння. Прикладами польових рівнянь є Максвелла рівняння, які описують електромагн. поле, та Дірака рівняння, що описує електронно-позитронне поле. Процедура квантування полів, яку інколи наз. вторинним квантуванням, полягає у встановленні для польових змінних певних некомутативних (див. Комутатив-ність) правил множення. Ці правила подібні до переставних співвідношень для координати й імпульсу частинки в квантовій механіці і є їх узагальненням. Внаслідок цього польові змінні не можуть бути звичайними числовими функціями координат і часу, а стають матричними функціями або операторами, які задані (діють) у гільбертовому просторі (див. Евклі-Аів простір). Вектори гільбертового простору описують можливі фіз. стани квантованих полів, а матричні елементи операторів визначають амплітуди ймовірностей переходів між різними станами. Фіз. стан квантованого поля визначається кількістю елементарних збуджень — квантів поля, які інтерпретуються як частинки, що мають певну енергію, імпульс і (залежно від типу поля) заряд, спін та ін. квантові числа. Різним полям відповідають певні частинки. Так, квантами електромагн. поля є фотони, електронно-позитронного — електрони і позитрони. При множенні (діянні) операторів квантованих полів на вектори фіз. станів виникають нові вектори станів з відмінною від попередніх кількістю частинок. Тому оператори полів мають зміст операторів народження і знищення частинок. Процеси взаємодії між частинками описуються послідовним діянням кількох операторів полів, що відповідає послідовності елементарних актів взаємного перетворення частинок у різних точках простору-часу. Осн. положення К. т. п. були сформульовані в кін. 20 — на поч. 30-х рр. 20 ст. у працях П. А. М. Дірака, В. Паулі, В. К. Гейзенберт, Е. Фермі, В. О. Фока та ін. Плодотворність цих положень була підтверджена перш за все успіхами квантової електродинаміки, яка описала електромагн. взаємодії між фотонами, електронами і позитронами. В наступні роки ідеї К. т. п. були успішно застосовані для пояснення (3-розпаду за рахунок слабких взаємодій (Е. Фермі, 1933) та формулювання основ мезонної теорії ядерних сил (X. Юкава, 1935). Поряд з цим К. т. п. пережила й серйозну кризу, зумовлену наявністю в теорії т. з. розбіжностей: інтеграли, які описували внески в фіз. масу й заряд електрона, пов'язані з вакуумними (див. Вакуум) квантовими флуктуаціями, виявилися розбіжними (нескінченними). В кін. 40-х рр. труднощі, пов'язані з розбіжностями. вдалося подолати (принаймні частково) за допомогою т. з. процедури перенормувань маси й заряду, розробленої в рамках явно релятивістсько-інваріантного методу теорії збурень (С. Томонш, Ю. Швінгер, Р. Ф. Фейнман та ін.). Цей метод дав змогу до деякої міри "ізолювати" розбіжні члени й виділити спостережувані в дослідах скінченні внески вакуумних флуктуацій у різні фіз. ефекти Результати розрахунків у рамках перенормованої схеми квантової електродинаміки повністю узгоджуються з експериментальними даними, зокрема з даними про аномальні магн. моменти електрона і мюона, а також з даними про лембівський зсув рівнів. Ідеї й матем. методи, розвинуті в квантовій електродинаміці (такі як метод Фейнмана діаграм, метод Гріна функцій тощо), знайшли широке і успішне застосування в теорії багаточастинкових систем, зокрема в теорії твердого тіла, та ін. розділах теор. фізики. Успіхи перенормованої квантової електродинаміки стимулювали пошук і розробку аналогічних схем для опису також слабкої і сильної взаємодій елементарних частинок. Ці пошуки спираються на велику кількість нових експериментальних відкриттів у фізиці високих енергій, які породжують нові теоретичні ідеї і збагачують К. т. п.

Особливу роль на сучас. етапі розвитку К. т. п. відіграє відкриття нових властивостей елементарних частинок та їхніх взаємодій, а також т. з. порушених симетрій. Використання принципів калібрувальної симетрії разом з ідеєю спонтанного (самовільного) порушення симетрії привело до створення об'єднаної теорії слабких і електромагн. взаємодій (Е. М. Вайнберг і А. Салам, 1967), осн. передбачення якої були підтверджені експериментально. Значним успіхом К. т. п. стало створення т. з. квантової хромодинаміки, яка, спираючись на ідею кварків, пояснила ряд важливих характеристик адронів. Осн. завданням К. т. п. стала побудова єдиної теорії поля.

Літ.: Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б. Квантовая электродинамика. М., 1969: Боголюбов Н. Н., Ширков Д. В. Введение в теорию квантованных полей. М., 1976; Славной А. А., Фаддеев Л. Д. Введение в квантоную теорию калибровочных полей. М., 1978; Вентцель Г. Введение в квантовую теорию волновых полей. Пер. с нем. М., 1947; ЙостР. Общая теория квантованных полей. Пер. с англ. М., 1967.

Д. В. Волков.

 

Схожі за змістом слова та фрази