Théorie quantique des champs

by Jean-Pierre Derendinger

Collection: Physique

april 2013

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Medias

La théorie quantique des champs, qui réunit relativité restreinte et mécanique quantique, est notamment à la base de la description des forces régissant la physique des particules élémentaires. La validité de cette description a été vérifiée jusqu’à un niveau de précision remarquable. L’ouvrage présente les rudiments du formalisme à la base de cette théorie des interactions fondamentales. Il s’adresse en priorité aux étudiants en physique des particules et aux physiciens d’autres domaines intéressés à connaître cette théorie. Une connaissance de la mécanique quantique et de la relativité restreinte est requise, au niveau d’étudiants de deuxième cycle en physique. L’accent est mis sur les applications physiques et les techniques de calcul sont en général exposées en détail.

Table des matières
Avant-propos
1 Théorie des champs classiques – Action, densité lagrangienne, équations du mouvement – Symétries internes et courants de Noether – Symétries d’espace-temps et théorème de Noether – Equations du champ libre – Invariance de jauge et théories de jauge – Références – Exercices
2 Quantification canonique du champ libre – Principe – Champs scalaires – Champs spinoriels – Champs de jauge – Propagateurs – Références – Exercices
3 Processus élémentaires – Matrice S et théorie asymptotique – Réduction – Théorie des perturbations, diagrammes de Feynman – Grandeurs observables: sections efficaces, temps de vie – Références – Exercices
4 Densités lagrangiennes phénoménologiques – Invariance ou violation de C, P et T – Interactions fortes et électromagnétiques: QCD et QED – Interactions dérivatives: règles de Feynman – Champs massifs de spin un – L’interaction faible des fermions – Références – Exercices – 5 Applications – Annihilation électron–positon – Diffusion Compton – Désintégrations du W+- et du Z0 – Désintégration du muon – Diffusion profondément inélastique, modèle des partons – Désintégration en deux photons du boson de Higgs – Références – Exercices
6 Renormalisation – Contre-termes et théorie des perturbations – L’électrodynamique à l’ordre d’une boucle: divergences – Régularisation dimensionnelle – Régularisation dimensionnelle de l’électrodynamique – L’identité de Ward – Ordres plus élevés, renormalisabilité – Groupe de renormalisation, couplages effectifs – Références – Exercices
7 Symétrie spontanément brisée – Le théorème de Goldstone – Le mécanisme de Higgs – Un exemple: le doublet scalaire complexe – Références – Exercices
8 LeModèle standard – Groupe et bosons de jauge – Quarks et leptons – Champs scalaires – Dérivées covariantes, densité lagrangienne – Mécanisme de Higgs et jauge unitaire – Paramètres et valeurs numériques
Appendice A Formulaire, conventions et notations
Appendice B L’anomalie chirale
Bibliographie
Index