QFT, partiküllere temel alanlarının uyarılmış halleri
(kuantalar) gibi davranır; bu alanlar, temel partiküllerden daha baskındır. Partiküller
arasındaki etkileşimler, ilgili alanları içeren Lagrangian etkileşim
terimleriyle tanımlanır. Her etkileşim, Feynman diyagramlarıyla görsel olarak
gösterilebilir. (Feynman diyagramları göreceli pertürbasyon teorisi prosesinde
resmi hesaplama araçlarıdır.)
Kuantum alan teorisi
partiküller arasındaki kuantum mekanik etkileşimleri tanımlar; elektronlar
arasındaki kuvveti, fotonların değiş tokuşundan doğan kuvvet değişimi olarak
inceler. Bu etkileşimler, atomaltı partiküllerin davranışlarını matematiksel
olarak tanımlayan Feynman diyagramlarıyla gösterilir.
Feynman diyagramı; bir elektron (e-) ve bir pozitron (e+),
bir foton (g) üreterek yok olur; bu foton bir kuark (q-) ve
antikuark (q+) çiftine dönüşür ve sonra antikuark bir gluon (g)
çıkarır.
Kuantum alan teorisi ile ilgili çalışmalar, 1920'lerde ışık
ve elektronlar arasındaki etkileşimlerin tanımlanmasıyla başladı. Ölçüm (gage)
teorisinin gelişimi ve Standart Modelin 1970'lerde tamamlanması kuantum alan
teorisi rönesansına yol açtı.
Kuantum Alan Teorisi, 1928 yılında Paul Dirac‘ın, ‘Işının
emisyon ve absorpsiyonunun kuantum teorisi’ adlı makalesiyle gündeme gelmiştir.
Dirac elektronu tanımlarken kuantum mekaniği ve özel relativiteyi birleştirmiş,
atomaltı partikülleri tanımlamada önemli gelişmeler kaydetmiştir.
Daha sonra Pascual Jordan’ın çalışmalarını, 1929 yılında
Heinsenberg ve Pauli’nin kuantum alan teorisinin (KAT veya QFT) temelini kurmaları
izlemiştir. İleri sürülen metotlara göre, evrende partiküller yerine bu
partikülleri ortaya çıkaran alanlar bulunur; partiküller evrenin belirli
noktalarında bulunurken, alanlar evrenin her noktasına yayılmıştır.
1928-1930 yılları arasında Jordan, Eugene Wigner,
Heisenberg, Pauli ve Enrico Fermi, partiküllerin, kuantum alanların uyarılmış
halleri olarak görülebileceğini keşfetti. Fotonlar kuantize elektromagnetik
alanın uyarılmış halleri olduğu için, her bir partikül tipi karşılık gelen
kuantum alanına sahipti: bir elektron alanı, bir proton alanı, vs. gibi.
Bu fikre dayanarak Fermi 1932'de, ‘Fermi etkileşimi’ olarak
bilinen b dekay (bozunma) için bir
açıklama yaptı: atom çekirdeği kendi başına elektron içermez, ancak dekay prosesinde,
uyarılmış bir atomun radyoaktif dekayında, etrafındaki elektron alanından bir
elektron oluşturulur.
Kuantum alan teorisi, temel partiküller arasındaki
etkileşimlerin incelenmesinden ortaya çıkmasına rağmen, diğer fiziksel
sistemlere, özellikle yoğun madde fiziğindeki birçok katı sistemlere başarıyla
uygulanmıştır.
Tarihsel olarak, Higgs'in spontan simetri kırılma
mekanizması, Yoichiro Nambu'nun süperiletken teorisini temel parçacıklara
uygulamasının bir sonucuydu, renormalizasyon kavramı ise maddenin ikinci
dereceden faz geçişleri çalışmasından ortaya çıktı.
Fotonların açıklanmasından kısa bir süre sonra, Einstein bir
kristal içindeki titreşimler üzerinde kuantizasyon prosesini gerçekleştirdi ve
ilk kuasipartikül olan fononlara değindi. Lev Landau, birçok yoğun madde
sistemindeki düşük enerjili uyarılmaların, bir dizi kuasipartikül arasındaki
etkileşimler olarak tanımlanabileceğini iddia etti.
Kuantum mekaniksel özellikler gösteren birçok fenomen sadece
klasik alanlarla açıklanamaz. Fotoelektrik etki gibi olaylar en iyi uzamsal bir
alandan ziyade ayrık parçacıklar (fotonlar) ile açıklanmaktadır. Kuantum alan
teorisinin amacı, değiştirilmiş bir alan kavramı kullanarak çeşitli kuantum
mekanik olayları tanımlamaktır.
Kanonik (canonical, kabul edilmiş) kuantizasyon ve yol integralleri,
iki genel QFT formülasyonudur.
Kanonik kuantizasyon formülasyonu:
Burada Lv Lagrangian
etkileşimi, T operatörler (zaman sıralı ürün)
Yol integralleri kuantizasyon formülasyonu:
QFT'nin yol entegral formülasyonu, belirli bir etkileşim prosesinin
saçılma genliğinin doğrudan hesaplanması ile ilgilidir.
Limit olarak N → ∞ alarak, yukarıdaki integraller Feynman
yolu integralini verir.
Genel genlik, ilk ve son haller arasındaki her olası yolun
genliği toplamdır
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_field_theory
https://tr.wikipedia.org/wiki/Feynman_diyagram%C4%B1#Kanonik_nicemleme_form%C3%BClasyonu
8 Eylül 2019
GERİ (astrofizik)
GERİ
(fizik)
GERİ
(modern fizik)
