teroia cuantica

La teoría cuántica de campos (también denominada teoría de campos cuánticos, TCCn 1 o QFT, sigla en inglés de quantum field theory) es una disciplina de la física que aplica los principios de la mecánica cuántica a los sistemas clásicos de campos continuos, como por ejemplo el campo electromagnético. Una consecuencia inmediata de esta teoría es que el comportamiento cuántico de un campocontinuo es equivalente al de un sistema de partículasn 2 cuyo número no es constante, es decir, que pueden crearse o destruirse.1
Su principal aplicación es la física de altas energías, donde se combina con los postulados de la relatividad especial. En ese régimen es capaz de acomodar todas las especies de partículas subatómicas conocidas y sus interacciones, así como de realizar predicciones muygenéricas, como larelación entre espín y estadística, la simetría CPT, la existencia de antimateria, etc.2
También es una herramienta habitual en el campo de la física de la materia condensada, donde se utiliza para describir las excitaciones colectivas de sistemas de muchas partículas y explicar fenómenos como la superconductividad, la superfluidez o el efecto Hall cuántico.3
En particular, lateoría cuántica del campo electromagnético, conocida como electrodinámica cuántica, fue el primer ejemplo de teoría cuántica de campos que se estudió y es la teoría física probada experimentalmente con mayor precisión.4 Los fundamentos de la teoría de campos cuántica fueron desarrollados entre las décadas de 1920 y 1950 por Dirac, Fock, Pauli, Tomonaga, Schwinger, Feynman y Dyson, entre otros.Historia[editar · editar código]
Artículo principal: Historia de la teoría cuántica de campos.



Richard Feynman, Shin'ichirō Tomonaga y Julian Schwinger recibieron el premio Nobel de física en 1965 por el desarrollo de laelectrodinámica cuántica.
El desarrollo de la teoría cuántica de campos ocurrió simultáneamente con el de la mecánica cuántica «ordinaria», al intentar explicar los fenómenos anivel atómico teniendo en cuenta las leyes de la teoría de la relatividad.5 Entre 1926 y 1928 se desarrollaron los primeros intentos de encontrar una ecuación de onda relativista que describiera el movimiento de una partícula cuántica, debidos a Erwin Schrödinger y a Paul Dirac.
Por otro lado, en 1926 Werner Heisenberg, Pascual Jordan y Max Born estudiaron el problema del cuerpo negro: elcomportamiento de la radiación electromagnética dentro de una cavidad, en ausencia de partículas cargadas. Esto constituyó el primer ejemplo de una teoría cuántica de campos, aplicada en este caso al campo electromagnético. En sus resultados, la radiación se comportaba como un conjunto de partículas —los fotones—, en consonancia con la hipótesis de los cuantos de luz, formulada por Einstein en 1905.Posteriormente, las mencionadas ecuaciones de onda relativistas fueron reformuladas, aplicándoseles la ecuaciones de campos cuánticos, en lugar de interpretarlas como funciones de onda. De este modo se obtuvieron ecuaciones consistentes para partículas cuánticas respetando las leyes de la relatividad. Esta reinterpretación, conocida como segunda cuantización, fue llevada a cabo porHeisenberg, Wolfgang Pauli, Vladimir Fock,Wendell Furry, Robert Oppenheimer y Victor Weisskopf.
A pesar de sus éxitos iniciales, la teoría cuántica de campos tenía problemas teóricos muy serios. El cálculo de muchas cantidades físicas en apariencia ordinarias, como las pequeñas diferencias entre algunos niveles de energía en el átomo de hidrógeno —la llamada estructura fina—, daba un valor infinito, unresultado sin sentido. Este «problema de las divergencias» fue resuelto durante las décadas de 1930 y 1940 por Julian Schwinger, Freeman Dyson, Richard Feynman y Shin'ichiro Tomonaga entre otros, mediante una técnica conocida como renormalización. Esta etapa culminó con el desarrollo de la moderna electrodinámica cuántica —QED, por Quantum Electrodynamics—. La técnica de los diagramas de Feynman, un...