Quantum Field Theory I

Foundations and Abelian and Non-Abelian Gauge Theories

Author: E. B. Manoukian

Publisher: Springer

ISBN: 3319309390

Category: Science

Page: 586

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This textbook covers a broad spectrum of developments in QFT, emphasizing those aspects that are now well consolidated and for which satisfactory theoretical descriptions have been provided. The book is unique in that it offers a new approach to the subject and explores many topics merely touched upon, if covered at all, in standard reference works. A detailed and largely non-technical introductory chapter traces the development of QFT from its inception in 1926. The elegant functional differential approach put forward by Schwinger, referred to as the quantum dynamical (action) principle, and its underlying theory are used systematically in order to generate the so-called vacuum-to-vacuum transition amplitude of both abelian and non-abelian gauge theories, in addition to Feynman’s well-known functional integral approach, referred to as the path-integral approach. Given the wealth of information also to be found in the abelian case, equal importance is put on both abelian and non-abelian gauge theories. Particular emphasis is placed on the concept of a quantum field and its particle content to provide an appropriate description of physical processes at high energies, where relativity becomes indispensable. Moreover, quantum mechanics implies that a wave function renormalization arises in the QFT field independent of any perturbation theory - a point not sufficiently emphasized in the literature. The book provides an overview of all the fields encountered in present high-energy physics, together with the details of the underlying derivations. Further, it presents “deep inelastic” experiments as a fundamental application of quantum chromodynamics. Though the author makes a point of deriving points in detail, the book still requires good background knowledge of quantum mechanics, including the Dirac Theory, as well as elements of the Klein-Gordon equation. The present volume sets the language, the notation and provides additional background for reading Quantum Field Theory II - Introduction to Quantum Gravity, Supersymmetry and String Theory, by the same author. Students in this field might benefit from first reading the book Quantum Theory: A Wide Spectrum (Springer, 2006), by the same author.

Classical Field Theory

On Electrodynamics, Non-Abelian Gauge Theories and Gravitation

Author: Florian Scheck

Publisher: Springer

ISBN: 3662555794

Category: Science

Page: 464

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Scheck’s successful textbook presents a comprehensive treatment, ideally suited for a one-semester course. The textbook describes Maxwell's equations first in their integral, directly testable form, then moves on to their local formulation. The first two chapters cover all essential properties of Maxwell's equations, including their symmetries and their covariance in a modern notation. Chapter 3 is devoted to Maxwell's theory as a classical field theory and to solutions of the wave equation. Chapter 4 deals with important applications of Maxwell's theory. It includes topical subjects such as metamaterials with negative refraction index and solutions of Helmholtz' equation in paraxial approximation relevant for the description of laser beams. Chapter 5 describes non-Abelian gauge theories from a classical, geometric point of view, in analogy to Maxwell's theory as a prototype, and culminates in an application to the U(2) theory relevant for electroweak interactions. The last chapter 6 gives a concise summary of semi-Riemannian geometry as the framework for the classical field theory of gravitation. The chapter concludes with a discussion of the Schwarzschild solution of Einstein's equations and the classical tests of general relativity. The new concept of this edition presents the content divided into two tracks: the fast track for master's students, providing the essentials, and the intensive track for all wanting to get in depth knowledge of the field. Cleary labeled material and sections guide students through the preferred level of treatment. Numerous problems and worked examples will provide successful access to Classical Field Theory.

Differentialgeometrie, Topologie und Physik

Author: Mikio Nakahara

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662453002

Category: Science

Page: 597

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Differentialgeometrie und Topologie sind wichtige Werkzeuge für die Theoretische Physik. Insbesondere finden sie Anwendung in den Gebieten der Astrophysik, der Teilchen- und Festkörperphysik. Das vorliegende beliebte Buch, das nun erstmals ins Deutsche übersetzt wurde, ist eine ideale Einführung für Masterstudenten und Forscher im Bereich der theoretischen und mathematischen Physik. - Im ersten Kapitel bietet das Buch einen Überblick über die Pfadintegralmethode und Eichtheorien. - Kapitel 2 beschäftigt sich mit den mathematischen Grundlagen von Abbildungen, Vektorräumen und der Topologie. - Die folgenden Kapitel beschäftigen sich mit fortgeschritteneren Konzepten der Geometrie und Topologie und diskutieren auch deren Anwendungen im Bereich der Flüssigkristalle, bei suprafluidem Helium, in der ART und der bosonischen Stringtheorie. - Daran anschließend findet eine Zusammenführung von Geometrie und Topologie statt: es geht um Faserbündel, characteristische Klassen und Indextheoreme (u.a. in Anwendung auf die supersymmetrische Quantenmechanik). - Die letzten beiden Kapitel widmen sich der spannendsten Anwendung von Geometrie und Topologie in der modernen Physik, nämlich den Eichfeldtheorien und der Analyse der Polakov'schen bosonischen Stringtheorie aus einer gemetrischen Perspektive. Mikio Nakahara studierte an der Universität Kyoto und am King’s in London Physik sowie klassische und Quantengravitationstheorie. Heute ist er Physikprofessor an der Kinki-Universität in Osaka (Japan), wo er u. a. über topologische Quantencomputer forscht. Diese Buch entstand aus einer Vorlesung, die er während Forschungsaufenthalten an der University of Sussex und an der Helsinki University of Sussex gehalten hat.

Gauge Theories in Particle Physics

QCD and the Electroweak Theory, Third Edition

Author: I.J.R. Aitchison,A.J.G. Hey

Publisher: CRC Press

ISBN: 9780750309509

Category: Science

Page: 466

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This is the second volume of the third edition of a successful text, now substantially enlarged and updated to reflect developments over the last decade in the curricula of university courses and in particle physics research. Volume I covered relativistic quantum mechanics, electromagnetism as a gauge theory, and introductory quantum field theory, and ended with the formulation and application of quantum electrodynamics (QED), including renormalization. Building on these foundations, this second volume provides a complete, accessible, and self-contained introduction to the remaining two gauge theories of the standard model of particle physics: quantum chromodynamics (QCD) and the electroweak theory. The treatment significantly extends that of the second edition in several important respects. Simple ideas of group theory are now incorporated into the discussion of non-Abelian symmetries. Two new chapters have been added on QCD, one devoted to the renormalization group and scaling violations in deep inelastic scattering and the other to non-perturbative aspects of QCD using the lattice (path-integral) formulation of quantum field theory; the latter is also used to illuminate various aspects of renormalization theory, via analogies with condensed matter systems. Three chapters treat the fundamental topic of spontaneous symmetry breaking: the (Bogoliubov) superfluid and the (BCS) superconductor are studied in some detail; one chapter is devoted to the implications of global chiral symmetry breaking in QCD; and one to the breaking of local SU(2)xU(1) symmetry in the electroweak theory. Weak interaction phenomenology is extended to include discussion of discrete symmetries and of the possibility that neutrinos are Majorana (rather than Dirac) particles. Most of these topics are normally found only in more advanced texts, and this is the first book to treat them in a manner accessible to the wide readership that the previous editions have attracted.

Gauge Theories in Particle Physics, Volume II

QCD and the Electroweak Theory, Third Edition

Author: I.J.R. Aitchison,A.J.G. Hey

Publisher: CRC Press

ISBN: 9780849387760

Category: Science

Page: 466

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This is the second volume of the third edition of a successful text, now substantially enlarged and updated to reflect developments over the last decade in the curricula of university courses and in particle physics research. Volume I covered relativistic quantum mechanics, electromagnetism as a gauge theory, and introductory quantum field theory, and ended with the formulation and application of quantum electrodynamics (QED), including renormalization. Building on these foundations, this second volume provides a complete, accessible, and self-contained introduction to the remaining two gauge theories of the standard model of particle physics: quantum chromodynamics (QCD) and the electroweak theory. The treatment significantly extends that of the second edition in several important respects. Simple ideas of group theory are now incorporated into the discussion of non-Abelian symmetries. Two new chapters have been added on QCD, one devoted to the renormalization group and scaling violations in deep inelastic scattering and the other to non-perturbative aspects of QCD using the lattice (path-integral) formulation of quantum field theory; the latter is also used to illuminate various aspects of renormalization theory, via analogies with condensed matter systems. Three chapters treat the fundamental topic of spontaneous symmetry breaking: the (Bogoliubov) superfluid and the (BCS) superconductor are studied in some detail; one chapter is devoted to the implications of global chiral symmetry breaking in QCD; and one to the breaking of local SU(2)xU(1) symmetry in the electroweak theory. Weak interaction phenomenology is extended to include discussion of discrete symmetries and of the possibility that neutrinos are Majorana (rather than Dirac) particles. Most of these topics are normally found only in more advanced texts, and this is the first book to treat them in a manner accessible to the wide readership that the previous editions have attracted.

Classical Solutions in Quantum Field Theory

Solitons and Instantons in High Energy Physics

Author: Erick J. Weinberg

Publisher: Cambridge University Press

ISBN: 1139576372

Category: Science

Page: N.A

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Classical solutions play an important role in quantum field theory, high-energy physics and cosmology. Real-time soliton solutions give rise to particles, such as magnetic monopoles, and extended structures, such as domain walls and cosmic strings, that have implications for early universe cosmology. Imaginary-time Euclidean instantons are responsible for important nonperturbative effects, while Euclidean bounce solutions govern transitions between metastable states. Written for advanced graduate students and researchers in elementary particle physics, cosmology and related fields, this book brings the reader up to the level of current research in the field. The first half of the book discusses the most important classes of solitons: kinks, vortices and magnetic monopoles. The cosmological and observational constraints on these are covered, as are more formal aspects, including BPS solitons and their connection with supersymmetry. The second half is devoted to Euclidean solutions, with particular emphasis on Yang–Mills instantons and on bounce solutions.

Gravity, Gauge Theories and Quantum Cosmology

Author: J.V. Narlikar,T. Padmanabhan

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9789027719485

Category: Science

Page: 468

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For several decades since its inception, Einstein's general theory of relativity stood somewhat aloof from the rest of physics. Paradoxically, the attributes which normally boost a physical theory - namely, its perfection as a theoreti cal framework and the extraordinary intellectual achievement underlying i- prevented the general theory from being assimilated in the mainstream of physics. It was as if theoreticians hesitated to tamper with something that is manifestly so beautiful. Happily, two developments in the 1970s have narrowed the gap. In 1974 Stephen Hawking arrived at the remarkable result that black holes radiate after all. And in the second half of the decade, particle physicists discovered that the only scenario for applying their grand unified theories was offered by the very early phase in the history of the Big Bang universe. In both cases, it was necessary to discuss the ideas of quantum field theory in the background of curved spacetime that is basic to general relativity. This is, however, only half the total story. If gravity is to be brought into the general fold of theoretical physics we have to know how to quantize it. To date this has proved a formidable task although most physicists would agree that, as in the case of grand unified theories, quantum gravity will have applications to cosmology, in the very early stages of the Big Bang universe. In fact, the present picture of the Big Bang universe necessarily forces us to think of quantum cosmology.

Selfdual Gauge Field Vortices

An Analytical Approach

Author: Gabriella Tarantello

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9780817646080

Category: Science

Page: 325

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This monograph discusses specific examples of selfdual gauge field structures, including the Chern–Simons model, the abelian–Higgs model, and Yang–Mills gauge field theory. The author builds a foundation for gauge theory and selfdual vortices by introducing the basic mathematical language of gauge theory and formulating examples of Chern–Simons–Higgs theories (in both abelian and non-abelian settings). Thereafter, the Electroweak theory and self-gravitating Electroweak strings are examined. The final chapters treat elliptic problems involving Chern–Simmons models, concentration-compactness principles, and Maxwell–Chern–Simons vortices.

Distributionen Und Hilbertraumoperatoren

Mathematische Methoden Der Physik

Author: Philippe Blanchard,Erwin Brüning

Publisher: Springer

ISBN: 9783211825075

Category: Science

Page: 375

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Das Buch bietet eine Einführung in die zum Studium der Theoretischen Physik notwendigen mathematischen Grundlagen. Der erste Teil des Buches beschäftigt sich mit der Theorie der Distributionen und vermittelt daneben einige Grundbegriffe der linearen Funktionalanalysis. Der zweite Teil baut darauf auf und gibt eine auf das Wesentliche beschränkte Einführung in die Theorie der linearen Operatoren in Hilbert-Räumen. Beide Teile werden von je einer Übersicht begleitet, die die zentralen Ideen und Begriffe knapp erläutert und den Inhalt kurz beschreibt. In den Anhängen werden einige grundlegende Konstruktionen und Konzepte der Funktionalanalysis dargestellt und wichtige Konsequenzen entwickelt.

Courses of Study

Author: Cornell University

Publisher: N.A

ISBN: N.A

Category: Education

Page: N.A

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American Scientist

Author: N.A

Publisher: N.A

ISBN: N.A

Category: Greek letter societies

Page: N.A

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The Geometric Phase in Quantum Systems

Foundations, Mathematical Concepts, and Applications in Molecular and Condensed Matter Physics

Author: Arno Bohm,Ali Mostafazadeh,Hiroyasu Koizumi,Qian Niu,Josef Zwanziger

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 3662103338

Category: Science

Page: 427

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From the reviews: "...useful for experts in mathematical physics...this is a very interesting book, which deserves to be found in any physical library." (OPTICS & PHOTONICS NEWS, July/August 2005).

Relativistische Quantenmechanik

Author: Armin Wachter

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540274847

Category: Science

Page: 390

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- Welche Probleme tauchen in relativistischen Erweiterungen der Schrödinger-Theorie auf, insbesondere wenn man an der gewohnten Ein-Teilchen-Wahrscheinlichkeitsinterpretation festhält? - Inwieweit können diese Schwierigkeiten überwunden werden? - Worin besteht die physikalische Notwendigkeit von Quantenfeldtheorien? Viele Bücher geben auf solch fundamentale Verständnisfragen nur unzureichend Antwort, indem sie das relativistisch-quantenmechanische Ein-Teilchenkonzept zugunsten einer möglichst frühen Einführung der Feldquantisierung relativ schnell abhandeln oder ganz weglassen. Im Gegensatz dazu betont das vorliegende Lehrbuch gerade diesen Ein-Teilchenaspekt (relativistische Quantenmechanik ‚im engeren Sinne’), diskutiert die damit einhergehenden Probleme und motiviert somit auf physikalisch verständliche Weise die Notwendigkeit quantisierter Felder. Die ersten beiden Kapitel beschäftigen sich mit der ausführlichen Darlegung und Gegenüberstellung der Klein-Gordon- und Dirac-Theorie - immer mit Blick auf die nichtrelativistische Theorie. Im dritten Kapitel werden relativistische Streuprozesse behandelt und die Feynman-Regeln aus Propagatorverfahren heraus entwickelt. Dabei wird auch hier deutlich, warum man letztlich um eine quantenfeldtheoretische Begründung nicht herumkommt. Dieses Lehrbuch wendet sich an alle Studierenden der Physik, die an einer übersichtlich geordneten Darstellung der relativistischen Quantenmechanik ‚im engeren Sinne’ und deren Abgrenzung zu Quantenfeldtheorien interessiert sind.

Die Quantentheorie

Ihr Ursprung und ihre Entwicklung

Author: Fritz Reiche

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642921493

Category: Science

Page: 234

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Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.

Newsletter

Author: New Zealand Mathematical Society

Publisher: N.A

ISBN: N.A

Category: Mathematics

Page: N.A

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Theoretische Physik 4

Quantisierte Felder. Von den Symmetrien zur Quantenelektrodynamik

Author: Florian Scheck

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662104350

Category: Science

Page: 367

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Bewährt – die fünf Bände zur Theoretischen Physik von Prof. Scheck. In Band 4 beginnt er mit einer vertieften Analyse von Symmetrien in der Quantenphysik. Er behandelt u.a. Quantenfeldtheorie von skalaren Feldern, Eichbosonen und Fermionen - überwiegend in kanonischer Quantisierung - und ihre Anwendungen auf wichtige elektromagnetische und schwache Prozesse. Neu in der 2. Auflage sind zwei Abschnitte über die Pfadintegralmethode. Plus: viele ausgearbeitete Beispiele und Übungsaufgaben mit Lösungen oder Hinweisen. Das Buch schließt mit Lebensdaten und historischen Anmerkungen zu einigen der Begründer der Quantenmechanik und -feldtheorie.

Quantenfeldtheorie des Festkörpers

Author: H. Haken

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3322966941

Category: Science

Page: 312

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Die Festkörperphysik ist eines der großen Hauptgebiete der heutigen Physik. Der Festkörper stellt mit seinen verwickelten elektrischen, optischen, thermischen und magnetischen Eigenschaften ein äußerst reizvolles Objekt moderner Grundlagen forschung dar. In der Tat gelingt es hier, die oft sehr komplizierten Erscheinungen aufzuklären und bis in die Details hinein zu verfolgen. Das damit verbundene tief greifende Verständnis der physikalischen Vorgänge im Festkörper führt darüber hinaus zu äußerst wichtigen Anwendungen, z. B. in der Nachrichten-und Computer technik. Der Studierende, der sich in dieses Gebiet einarbeiten will, stellt allerdings sehr rasch fest, daß hier in großem Umfang Begriffsbildungen und Methoden der Quantenfeld theorie verwendet werden. Diese Methoden gestatten es nicht nur, die physikalischen Vorgänge im Festkörper in eleganter Weise zu beschreiben, sondern sie haben auch zu grundsätzlich neuen Erkenntnissen geführt. Als hervorragendes Beispiel sei hier nur die Erklärung der Supraleitung erwähnt. Andererseits wird dem Studierenden in einer Kursvorlesung, etwa der Quanten mechanik, kaum die Möglichkeit geboten, dieses wichtige Gebiet kennenzulernen. Aufgabe dieses Buches soll es sein, diese Lücke zu schließen, indem es den Leser in einfacher Weise an die Begriffsbildungen und Methoden der Quantenfeldtheorie her anführt. So sollte ein Leser, der mit den mathematischen Kenntnissen der ersten drei Semes·ter und den Grundbegriffen der Quantenmechanik vertraut ist, ohne weiteres in der Lage sein, sich mit Hilfe dieses Buches in die Quantenfeldtheorie des Fest körpers einzuarbeiten.