SI2390 Relativistisk kvantfysik 7,5 hp

Relativistic Quantum Physics

”Relativistisk kvantfysik” är en kurs där viktiga teorier för elementarpartikelfysik och symmetrier lärs ut. Under kursens gång kommer att illustreras hur relativistiska symmetrier och gaugesymmetrier kan begränsa ”möjliga” teorier. Kursen kommer att ge en introduktion till störningsteori och Feynmandiagram. Problemet med divergenser kommer att nämnas och koncepten för regularisering och renormerbarhet att illustreras.

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

    Fysik
  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

VT19 för programstuderande

VT20 för programstuderande

Lärandemål

Efter fullgjord kurs skall du kunna:

  • tillämpa Poincarégruppen samt klassificera partikelrepresentationer.
  • analysera Klein-Gordon-och Diracekvationerna.
  • lösa Weylekvationen.
  • känna till Maxwells ekvationer och klassisk Yang-Mills-teori.
  • kvantisera Klein-Gordon-, Dirac- och Majoranafält samt ställa upp Lagrangetätheter för dessa fält.
  • använda störningsteori inom enkla kvantfältteorier.
  • ställa upp Lagrangetätheten för kvantelektrodynamik samt analysera denna.
  • härleda Feynmanregler utifrån enkla kvantfältteorier samt tolka Feynmandiagram.
  • analysera elementära processer i kvantelektrodynamik.
  • beräkna strålningskorrektioner för elementära processer i kvantelektrodynamik.

Kursens huvudsakliga innehåll

I. Relativistisk kvantmekanik

Tensornotation. Casimiroperatorer. Poincarégruppen. Irreducibla representationer av partiklar. Klein-Gordon-ekvationen. Diracekvationen. Dirac-partiklars struktur. Diracekvationen: centrala potentialer. Weylekvationen. Maxwells ekvationer och kvantisering av det elektromagnetiska fältet. Introduktion till Yang-Mills-teori.

II. Introduktion till kvantfältteori

Neutrala och laddade Klein-Gordon-fält. Diracfältet. Majoranafältet. Asymptotiska fält: LSZ-formulering. Störningsteori. Introduktion till kvantelektrodynamik. Växelverkande fält och Feynmandiagram. Elementära processer i kvantelektrodynamik. Introduktion till strålningskorrektioner.

Behörighet

Rekommenderade förkunskaper:
Kvantfysik
Relativitetsteori
Analytisk mekanik och klassisk fältteori (rekommenderad)

Litteratur

Kurslitteraturen består huvudsakligen av en bok:

  • T. Ohlsson, Relativistic Quantum Physics, Cambridge (2011)

Vidare rekommenderad läsning:

  • A.Z. Capri, Relativistic Quantum Mechanics and Introduction to Quantum Field Theory, World Scientific (2002)
  • C. Doran and A. Lasenby, Geometric Algebra for Physicists, Cambridge (2003)
  • W. Greiner, Relativistic Quantum Mechanics - Wave Equations, Springer (2000)
  • F. Gross, Relativistic Quantum Mechanics and Field Theory, Wiley (1993)
  • J. Mickelsson, T. Ohlsson, and H. Snellman, Relativity Theory, KTH (2005)
  • M.E. Peskin and D.V. Schroeder, Introduction to Quantum Field Theory, Harper-Collins (1995)
  • H.M. Pilkuhn, Relativistic Quantum Mechanics, Springer (2003)
  • L.H. Ryder, Quantum Field Theory, 2nd ed., Cambridge (1996)
  • F. Schwabl, Advanced Quantum Mechanics, Springer (1999)
  • F.J. Ynduráin, Relativistic Quantum Mechanics and Introduction to Field Theory, Springer (1996)

Examination

  • INL1 - Inlämningsuppgifter, 4,5, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
  • TEN1 - Tentamen, 3,0, betygsskala: P, F

Krav för slutbetyg

Inlämningsuppgifter (INL1; 4,5 hp) och muntlig tentamen (TEN1; 3 hp).

Ges av

SCI/Fysik grundutbildning

Kontaktperson

Tommy Ohlsson (tohlsson@kth.se)

Examinator

Tommy Ohlsson <tohlsson@kth.se>

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2011.
Examinationsinformation gäller från och med HT2007.