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出版者:Springer

作者:Harald Siegfried Friedrich

出品人:

页数:506

译者:

出版时间:2005-10-6

价格:USD 109.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540256441

丛书系列:

图书标签:

物理
原子物理
理论物理
量子力学
原子结构
光谱学
量子电动力学
多体物理
计算物理
物理学
高等教育

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具体描述

This established text and reference contains an advanced presentation of quantum mechanics adapted to the requirements of modern atomic physics. It includes topics of great current interest such as semiclassical theory, chaos and Bose-Einstein condensation in atomic gases. The third edition of Theoretical Atomic Physics extends the successful second edition with a detailed treatment of the wave motion of atoms near the anticlassical or extreme quantum regime, and it also contains an introduction to some aspects of atom optics that are relevant for current and future experiments involving ultra-cold atoms. Various problems are included together with complete solutions. Because it has more emphasis on theory, this book enables the reader to appreciate the fundamental assumptions underlying standard theoretical constructs and to embark on independent research projects.

《量子场论导论：从基本原理到前沿应用》内容简介本书旨在为物理学专业高年级本科生、研究生以及研究人员提供一套全面、深入且易于理解的量子场论（QFT）基础与前沿应用教程。量子场论是现代理论物理学的核心基石，它成功地统一了狭义相对论和量子力学，构成了粒子物理学、凝聚态物理学以及宇宙学等领域不可或缺的理论框架。本书的编写重点在于构建清晰的物理图像，同时严格推导数学结构，避免仅仅停留在形式化的推导之上。全书结构清晰，从基础概念的梳理开始，逐步深入到复杂的前沿课题。第一部分：经典场论与量子化的基础本部分致力于为读者打下坚实的经典场论基础，这是理解量子场论的先决条件。第一章：拉格朗日力学与经典场本章首先回顾了经典的变分原理和拉格朗日形式，然后将其推广到连续介质——场。我们将详细讨论连续系统的作用量原理、欧拉-拉格朗日方程（场方程），以及诺特定理（Noether's Theorem）在守恒量导出中的核心地位。特别地，我们将探讨具有时空对称性的场（如标量场、向量场）的构建。第二章：自由标量场的量子化这是进入量子场论的第一步。我们将采用标准的正则量子化方法，将经典场提升为算符，并推导出场算符的对易关系。重点在于理解粒子（激发态）是如何从场的量子化中自然涌现出来的。本章将详述零点能问题，并介绍如何通过重新定义真空态来处理它。第三章：狄拉克场与费米子量子化费米子的描述需要引入自旋和泡利不相容原理。本章详细推导了狄拉克方程的构建，并对其进行正则量子化。我们将深入分析狄拉克场算符的反对易关系，以及它们如何自然地解释费米子的统计特性。相对论性量子力学中的自旋-统计关系将在本章得到明确的证明和物理解释。第四章：电磁场与光子的量子化本章聚焦于规范场论的第一个例子——电磁场。我们将讨论规范不变性的重要性，并采用适当的规范（如库仑规范或洛伦兹规范）来对自由电磁场进行量子化，从而正式导出光子作为玻色子的概念。规范不变性在量子场论中的作用将被贯穿始终地强调。第二部分：相互作用与微扰论在理解了自由场之后，本部分将引入相互作用，并展示如何使用微扰理论来计算实际物理过程的概率。第五章：相互作用的引入与S矩阵本章讨论如何将相互作用项（如$lambda phi^4$理论或电子-光子相互作用）加入到拉格朗日密度中。我们将详细介绍相互作用绘景，并推导出著名的费曼-戴森级数（Dyson Series），即散射矩阵（S矩阵）的微扰展开式。第六章：费曼图与微扰计算费曼图是现代粒子物理学的语言。本章将系统地介绍费曼图的规则，从简单的两点函数到高阶的散射过程。我们将详细讲解费曼图的拓扑结构、内部线条（传播子）和顶点因子（耦合常数）的物理意义。读者将学会利用这些规则计算实际的散射截面和衰变宽度。第七章：圈图与发散问题当计算更高阶的圈图时，会出现紫外（UV）发散。本章将深入探讨这些发散的起源，解释它们与高能行为的联系。我们将引入截断方案（Cutoff Regularization）作为初步的应对措施，为下一部分的核心技术——重整化——做铺垫。第三部分：重整化与有效场论重整化是量子场论从“数学玩具”转变为成功物理理论的关键一步。本部分将集中探讨这一核心技术及其深刻的物理内涵。第八章：重整化的基本概念本章将从物理角度阐述重整化的必要性。我们将详细区分“裸”参数和“物理”参数。通过对最简单的 $phi^4$ 理论进行重整化实例分析，读者将掌握如何处理发散，并理解“跑动耦合常数”的概念。第九章：重整化群（RG）重整化群是理解物理理论在不同能标下行为的关键工具。本章将介绍 Wilsonian 观点，即重整化是通过“踢出高能自由度”来实现的。我们将推导一阶的 Callan-Symanzik 方程，并解释其在固定点和渐近自由等现象中的应用。第十章：规范场论基础与量子电动力学（QED）本章将回到规范不变性，并将其推广到非阿贝尔群（Non-Abelian Groups）。我们将详细构造杨-米尔斯（Yang-Mills）作用量，并将其应用于 QED（U(1)规范群）。我们将应用重整化技术来处理 QED 中的发散，最终推导出著名的兰姆位移（Lamb Shift）和反常磁矩的计算框架。第四部分：前沿主题与应用展望本部分将简要介绍量子场论在更广阔物理学领域的应用。第十一章：自发对称性破缺与希格斯机制本章将讨论理论物理中一个至关重要的概念：自发对称性破缺（SSB）。我们将使用 Goldstone 玻色子理论来理解无质量 Goldstone 玻松的出现，随后详细阐述在规范场论中 SSB 如何导致规范玻色子（如 $W$ 和 $Z$ 玻色子）获得质量，即著名的希格斯机制。第十二章：量子场论在凝聚态物理中的应用量子场论并非仅仅是粒子物理的工具。本章将展示如何使用场论语言描述凝聚态系统，特别是利用格林函数和有效作用量来处理多体问题，如超导体的 BCS 理论和低能激发体的描述。结语本书力求严谨的数学推导与清晰的物理洞察相结合，引导读者从量子力学和狭义相对论的范畴，迈入现代物理学的核心殿堂——量子场论。掌握这些工具，是理解标准模型、探索量子引力以及解决凝聚态复杂多体问题的必经之路。目标读者：物理学专业高年级本科生、研究生，以及希望系统回顾或深入学习量子场论的科研人员。先修课程：经典力学（拉格朗日和哈密顿力学）、经典电动力学、量子力学（含角动量和微扰论）。