量子场论通俗入门 费米及物质的解释

基于量子理论,费米帮助建立了一个理解物质的新框架。这个框架在两个关键方面完善和改进了传统的原子论。首先,物质的基本组分可归属于很少的几类,且给定种类(如电子)中所有的成员都是严格全同的和确实不可分辨的。这种深奥的全同性可通过量子统计现象用实验展示,并可用自由量子场论的原理来解释。第二,一个种类中成员可以变异为其他种类的成员。这种变异性可被理解为显现相互作用量子场论。费米通过他在量子场论和量子统计方面的工作,为建立这种新观点的理论基础做出了贡献,并通过他关于β衰变、核嬗变以及早期的强相互作用理论的工作,促进了这种新观点富有成效的应用和实验验证。     

强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅲ)

 量子电动力学是在量子力学和相对论的基础上发展起来的描述电磁力的基本理论。如果说电动力学是描述电磁力的经典场论,那么量子电动力学就是描述电磁力的量子场论。场是连续分布的、具有无穷维自由度的系统;场论是关于场的性质、相互作用和运动规律的理论;量子场论则是把量子力学原理应用于场使其量子化后建立起来的场的理论。     

走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅲ)

<正>(3)量子电动力学量子电动力学是在量子力学和相对论的基础上发展起来的描述电磁力的基本理论。如果说电动力学是描述电磁力的经典场论,那么量子电动力学就是描述电磁力的量子场论。场是连续分布的、具有无穷维自由度的系统;场论是关于场的性质、相互作用和运动     

从量子电动力学的创立历史看物理学思维的特色和价值

<正>物理学是在人类的技术、语言和思维的极限之处的极限运动。——作者人们常说20世纪有两大成功的物理理论,即相对论和量子力学,而量子场论是狭义相对论和量子力学结合的产物。虽说这样一个简单的说法大体上是没错的,量子电动力学作为第一个量子场论理论确实是作为狭义相对论和量子力学结合的产物而诞生的,但是这个简单的说法并不足以揭示量子场论所具有的巨大价值和魅力,反而好像是说可以由相对论和量子力学的原理自然地导出量子场论。     

超弦与M理论

 1.弦与相互作用统一理论20世纪物理学的两个最伟大成就是量子论与相对论。量子场论描述微观世界的基本粒子及其相互作用。广义相对论作为引力理论描述像星体、星系、黑洞及宇宙一类大尺度、巨质量体系。理解一般物理系统要么利用量子场论,要么求助于广义相对论,不会交叉动用这两个不同的理论体系。但是的确存在一些极端物理情景既涉及巨质量(需要广义相对论)又牵连极小距离尺度(需要量子场论),这类体系的正确理解必须建立在一个广义相对论与量子场论相互协调的框架内,换句话说就是需要量子引力理论。     

中国量子场论研究的初期

量子力学是微观物理的基本理论。它的建立是物理学中划时代的成就。1925年Heisenberg和1926年Schrodinger的工作奠定了量子力学的基础。这个理论开始时被应用于原子的能级。在这类工作中电子满足量子力学,电磁场则仍是经典的。这样的理论虽然很好地给出了氢原子的能级公式,但是它不能反映光的量子性。人们立刻认识到,它不能计算光电效应和原子的自发辐射这类包含光子的消灭和产生的问题。因此量子力学的先驱们很快就着手研究场的量子理论。这导致量子场论的建立。     

狄拉克与相对论量子力学

以20世纪20年代物理学发展所遇到的困难为科学背景,从3个方面阐述了狄拉克相对论量子力学形成的过程及其深刻的物理内涵;作为完全相对论量子理论中的一种单粒子理论,狄拉克方程的建立又进一步推动了量子电动力学和量子场论等新理论的建立与发展.     

高维量子可积系统的精确解

量子多体问题或量子场论中有一类模型是可以精确求解的,这类模型称作量子可积模型.量子可积模型的主要特征是:系统的守恒量数目与系统自由度的数目相同(对于具有无限自由度的系统,守恒量的数目亦为无限),从而使系统的本征态、本征能谱及热力学量都可精确求得.自从1931年Bethe～[1]首次求得一维Heisenberg链的精确解后,许多一维量子多体物理模型或(1+1)维(一维空间加一维时间)量子场论模型都获得了精确解.这些精确解曾对于人们理解许多物理现象(如稀磁合金中的Kondo效应)起到了极为重要的作用.如何将这方面的理论推广到高维空间,即寻找并精…     

气体Cerenkov辐射的量子理论

本文采用量子场论的一级微扰论,建立了气体介质中Cerenkov辐射的量子理论,结果表明,它有与固体、液体Cerenkov辐射不同的特点:线状光谱且轮廓不对称和出现小的红移,辐射角与辐射频率无关,并随入射粒子速度的增大而减小,辐射对入射带电粒子的速度没有阈值限制,激发态与基态原子的Cerenkov辐射几率相等,理论结果与实验基本一致。 关键词：     

霍夫特（Hooft，Gerard t，1946-）荷兰物理学家（Physicist，Netherlands）

霍夫特是韦尔特曼的博士生，韦尔特曼致力于非阿贝尔规范理论的重正化，他开发了一个计算机符号演算程序对量子场论中的复杂公式进行简化。霍夫特取得了突破。他们的方法也适用于量子色动力学，因此他们为粒子的标准模型奠定了坚实的数学基础。用他们的方法算出的顶夸克的质量，与后来的实验值符合得很好。霍夫特和韦尔特曼因对非阿贝尔规范理论的重正化方法的贡献获得1999年诺贝尔物理学奖。     

量子隐形传态

量子隐形传态是目前量子信息中人们关注的热门课题之一,它是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础。文章阐述了标准量子隐形传态和概率量子隐形传态的基本理论以及EPR效应,Bell基测量等相关的概念,同时给出一种实现隐形传态的量子电路,并介绍了当前理论与实验的研究进展。     

我国科学家实现六光子薛定谔猫态

中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授和同事杨涛、陆朝阳等，最近通过实验成功制备出国际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可以直接用于量子计算的簇态，刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录．该项研究成果以封面标题的形式发表在最新一期英国《自然》杂志的子刊《自然一物理》上．审稿人评价其是“光学量子计算领域至今最先进的实验工作”和“一个出色的成就，为量子计算、量子纠错和量子力学基本问题的研究铺平了道路”．     

真空不空

在物理学中,真空是一个非常古老的概念。一方面,相对论的诞生摒弃了经典物理学中的真空中充满以太的概念,另一方面,量子力学的建立,又赋予了真空非常丰富的物理内容。作者将综述在相对论量子力学、量子场论以及量子信息学的视角下,所揭示的真空的各种结构和特性。不难发现,真空的量子理论,在现代物理学诸多领域中占有非常重要、甚至是根本性的地位;而且对于真空本质的进一步深入研究,将有可能带来量子物理学新的革命性的发展。     

压电晶体拉曼散射的统一量子论

发展了拉曼散射的一个广义量子理论，它能同时说明非极性模和极性模的作用.在场论中， 光被纵光学和横光学模的拉曼散射能在一个统一的理论框架内描述. 关键词： 拉曼散射 声子 量子场论     

量子理论若干基本问题研究的新进展

本文结合最近的典型量子物理实验 ,如用冷原子Bragg散射实现的“which way”实验 ,量子退相干过程的微腔QED检验和C60 分子的量子干涉等 ,比较系统地介绍了量子理论基本问题若干研究的新进展 ,特别强调了处于其核心的量子测量问题及其相关的基本概念和基本思想 ,如EPR佯谬和Bell不等式 ,量子退相干和量子纠缠。从理论和实验结合的角度 ,本文阐述了被测系统和测量仪器的相互作用怎样导致量子测量的一般动力学过程。由此还讨论了外部环境和内部运动怎样诱导量子退相干和量子耗散 ,对“薛定谔猫佯谬”和“宏观物体空间局域化描述”给出了可能的物理解释。最后 ,通过具体例子 ,本文简单地讨论了量子物理基本问题的研究结果对量子信息的应用     

量子理论若干基本问题研究的新进展

本结合最后的典型量子物理实验,如用冷原子Bragg散射实现的“which-way”实验,量子退相干过程的微腔QED检验和C60分子的量子干涉等,比较系统地介绍了量子理论基本问题若干研究的新进展,特别强调了处于其核心的量子测量问题及其相关的基本概念和基本思想,如EPR佯谬和Bell不等式,量子退相干和量子纠缠,从理论和实验结合的角度本阐述了被测系统和测量仪器的相互作用怎样导致量子测量的一般动力学过程,由此还讨论了外部环境和内部运动怎样诱导量子退相干和量子耗散,对“薛定谔猫佯谬”和“宏观物体空间局域化描述”给出了可能的物理解释,最后,通过具体例子,本简单地讨论了量子物理基本问题的研究结果对量子信息的应用。     

磁体“沙漠”中的月牙泉——量子自旋液体

当温度趋于零时,如果阻挫自旋系统不呈现长程磁序也不破缺晶格对称性,而且其低能物理性质表现出分数化的量子特征,这种状态称为量子自旋液体态。量子自旋液体随着高温超导的发现而被大量研究,它超越了朗道对称自发破缺的理论框架,并促进了拓扑序理论的发展,其分类理论是以投影对称群为代表的现代数学工具。量子自旋液体中的元激发是分数化的自旋子和演生规范场的光子或量子化磁通,有能隙的量子自旋液体可应用于拓扑量子计算。研究量子自旋液体的理论工具还包括严格可解格点模型、各种不同的数值计算方法和量子场论等。实验上,三角晶格、笼目晶格、六角晶格甚至三维格点系统中的量子自旋液体候选材料相继被发现和深入研究,探测手段包括核磁共振、中子散射、热输运等,调控方法包括高磁场、高压强等。确切的量子自旋液体材料的寻找仍在持续进行中,近些年发展尤其迅速。中国研究人员做出了很多努力,并在部分方向上逐步开始起引领作用。量子自旋液体是一个充满困难和挑战的研究领域,也是一个充满魅力和活力的领域。     

量子隐形传态

量子隐形传态是目前量子信息中人们关注的热门课题之一，它是量子信息理论的重要组成部分，也是量子计算的基础。文章阐述了标准量子隐形传态和概率量子隐形传态的基本理论以及EPR效应，Bell基测量等相关的概念，同时给出一种实现隐形传态的量子电路，并介绍了当前理论与实验的研究进展。     

韦尔特曼（Veltmen，Martinus,1931-）荷兰物理学家（Physicist，Netherlands）

韦尔特曼和霍夫特于1971年实现了弱电统一理论的重正化。霍夫特足他的博士生。他致力于非阿贝尔规范理论的重正化，开发了一个计算机符号演算程序对量子场论巾的复杂公式进行简化。霍夫特取得了突破。他们的方法也适用于量子色动力学，因此他们为基本粒子的标准模型奠定了坚实的数学基础。用他们的方法算出的顶夸克的质量，与后来的实验值符合得很好。他和霍夫特因这一贡献获得1999年诺贝尔物理学奖。     

格点量子色动力学在中国

1.格点量子色动力学概述经过多年努力,人们已经成功地将自然界四种基本相互作用(强、弱、电磁、引力)中的前三种统一在量子场论的框架之中,即粒子物理的标准模型(Standard Model,SM)。