teoria cuantica

La teoría cuántica de campos 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 campo continuo es equivalente al de un sistema de partículasn 1 cuyo número no es constante, es decir, que puedencrearse o destruirse.1 También se la denomina teoría de campos cuánticos, TCCn 2 o QFT, sigla en inglés de quantum field theory.

Su principal aplicación es la física de altas energías, donde se combina con los postulados de la relatividad especial. En este régimen se usa para estudiar las partículas subatómicas y sus interacciones, y permite explicar fenómenos como la relación entre espín yestadística, 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 entender efectos físicos tales como la superconductividad, la superfluidez o el efecto Hall cuántico.3

En particular, la teoría cuántica del campoelectromagnético, 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.




Índice
[ocultar] 1Historia
2 Principios básicos 2.1 Motivaciones y definición 2.1.1 Limitaciones en la mecánica cuántica
2.1.2 Definición

2.2 Segunda cuantización 2.2.1 Límite continuo
2.2.2 Osciladores cuánticos
2.2.3 Campo cuántico

2.3 Dinámica del campo cuántico 2.3.1 Campo cuántico libre
2.3.2 Fermiones
2.3.3 Espín y estadística
2.3.4 Campo cuántico en interacción

2.4 Enfoquesalternativos

3 Aspectos clave 3.1 Diagramas de Feynman
3.2 Métodos funcionales. Soluciones no perturbativas
3.3 Renormalización
3.4 Teorías gauge
3.5 Simetrías. Ruptura espontánea y anomalías 3.5.1 Simetrías discretas. CPT


4 Aplicaciones 4.1 Física de altas energías
4.2 Física de la materia condensada

5 Véase también
6 Notas y referencias 6.1 Notas
6.2 Referencias

7Bibliografía 7.1 Bibliografía adicional en español

8 Enlaces externos


Historia[editar]

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 la electrodinámica cuántica.

El desarrollo de la teoría cuántica de campos ocurriósimultáneamente con el de la mecánica cuántica «ordinaria», en un intento de explicar los fenómenos atómicos tomando también 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. Sin embargo, dichasecuaciones mostraban ciertas inconsistencias.

Por otro lado, en 1926 Werner Heisenberg, Pascual Jordan y Max Born profundizaron en el estudio del problema del cuerpo negro: el comportamiento de la radiación electromagnética dentro de una cavidad, en ausencia de partículas cargadas. Esto constituyó el primer ejemplo de una teoría cuántica de campos, en este caso aplicando las reglas de cuantización alcampo 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. Tras este ejemplo, las mencionadas ecuaciones de onda relativistas se estudiaron de nuevo desde otro punto de vista. En lugar de interpretarlas como funciones de onda, se usaron las reglas de...