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瞬子

指数 瞬子

子(instanton)來自於運動方程式的經典解,無論在量子力學或量子場論,它都是有限的且為非零作用量。更精確地說,它是歐氏空間中经典場論運動方程式的解。它在量子場論中扮演重要角色:.

目录

  1. 7 关系: BPST瞬子路徑積分运动方程量子力学量子场论量子穿隧效應楊-米爾斯理論

  2. 规范理论
  3. 量子色動力學

BPST瞬子

BPST瞬子是一种卷绕数为1的瞬子,由、亚历山大·波利亚科夫、、尤·特尤普金发现。 它是基于SU(2)群的杨-米尔斯理论在欧几里得空间-时间(例如经过了威克转动之后)的经典解法。这表示它描述了两种真空之间的转换。人们原本期望它能为解决界限问题开辟道路,尤其是波利亚科夫1987年证明瞬子是三维紧凑型QED的限制的原因之后。不过,这种期望没能实现。.

查看 瞬子和BPST瞬子

路徑積分

路徑積分可能指的是:.

查看 瞬子和路徑積分

运动方程

运动方程是刻划系统运动的物理参量所满足的方程或方程组。它们以这些参量对于时间的微分方程形式出现。.

查看 瞬子和运动方程

量子力学

量子力学(quantum mechanics)是物理學的分支,主要描写微观的事物,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学,如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的學科,都是以其为基础。 19世紀末,人們發現舊有的經典理論無法解釋微观系统,於是經由物理學家的努力,在20世紀初創立量子力学,解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透过广义相对论描写的引力外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語「量子力學」的物理學者。.

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量子场论

在理論物理學中,量子场论(Quantum field theory)是由量子力學和狹義相對論互相融合後的物理理論。已被廣泛的應用在粒子物理學和凝聚體物理學中。量子場論為描述多自由度系統,尤其是包含粒子產生和湮滅過程的過程,提供了有效的描述框架。非相對論性的量子場論又稱量子多體理論,主要被應用於凝聚體物理學,比如描述超導性的BCS理論。而相對論性的量子場論則是粒子物理學不可或缺的組成部分。自然界中人類目前所知的基本相互作用有四種:強相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和引力。除去引力的話,另外三種相互作用都已找到了合適滿足特定對稱性的量子場論來描述:強作用有量子色動力學;電磁相互作用有量子電動力學,理論框架建立於1920到1950年間,主要的貢獻者為保羅·狄拉克,弗拉迪米爾·福克,沃爾夫岡·泡利,朝永振一郎,施溫格,理查德·費曼和弗里曼·戴森等;弱作用有費米點作用理論。後來弱作用和電磁相互作用實現了形式上的統一,通過希格斯機制產生質量,建立了弱電統一的量子規範理論,即GWS(Glashow, Weinberg, Salam)模型。量子場論成為現代理論物理學的主流方法和工具。 而這些交互作用傳統上是由費曼圖來視覺化,並且提供簡便的計算規則來計算各種多體系統過程。.

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量子穿隧效應

在量子力學裏,量子穿隧效應(Quantum tunnelling effect)指的是,像电子等微观粒子能夠穿入或穿越位勢壘的量子行為,儘管位勢壘的高度大於粒子的總能量。在經典力學裏,這是不可能發生的,但使用量子力學理論卻可以給出合理解釋。 量子穿隧效應是太陽核聚變所倚賴的機制。量子穿隧效應限制了太陽燃燒的速率,是太陽聚變循環的瓶頸,因此維持太陽的長久壽命。許多現代器件的運作都倚賴這效應,例如,隧道二極管、場致發射、約瑟夫森結、等等。扫描隧道显微镜、原子鐘也應用到量子穿隧效應。量子穿隧理論也被應用在半導體物理學、超導體物理學等其它領域。 至2017年為止,由於對於量子穿隧效應在半導體、超導體等領域的研究或應用,已有5位物理學者獲得諾貝爾物理學獎。.

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楊-米爾斯理論

楊-米爾斯理論是一種基於SU(N)群的規範理論。在1953年,沃爾夫岡·泡利最初寫下了這類的規範理論,概括了五維的卡魯扎-克萊因理論。 但他發現到無法讓當中的規範玻色子帶有質量,所以選擇不發表他的成果。 雖然這項成果沒有正式寫成論文發表,但他在之後的演講中談論過這個理論。 1954年,楊振寧與羅伯特·米爾斯寫下了現今使用的楊-米爾斯理論,將原本可交換群的規範理論(應用的量子電動力學)拓展到不可交換群,以解釋強交互作用,因此又稱作非阿貝爾規範場論。 最初這個構想並不成功。其原因在於楊-米爾斯理論的量子必須質量為零以維持規範不變性。如果其作用粒子質量為零,則其作用是長程作用力。然而實驗上沒有觀察到長程力的的作用。因此,這個理論在當時並未受到重視。一直到1960年代南部陽一郎、傑弗里·戈德斯通、等人開始運用對稱性破缺的機制,從零質量粒子的理論中去得到帶質量的粒子,楊-米爾斯理論的重要性才顯現出來。.

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另见

规范理论

量子色動力學