نظریه میدان‌های کوانتومی: تفاوت میان نسخه‌ها

سامانه‌های معمولی مکانیک کوانتومی تعداد ذرات ثابتی دارند و هر ذره تعداد متناهی از [[درجه آزادی (فیزیک و شیمی)|درجه‌های آزادی]] دارد. در مقابل، [[حالت برانگیخته|حالات برانگیخته]] یک نظریه میدان کوانتومی می‌توانند نماینده هر تعدادی از ذرات باشند. این باعث می‌شود که نظریه‌های میدان‌های کوانتومی برای توصیف سامانه‌هایی که در آنهاآن‌ها شمار ذرات در طول زمان تغییر می‌کند (یکی از ویژگیهایویژگی‌های اساسی دینامیک نسبیتی)، بسیار مناسب هستند.

میدان گرانشی و میدان الکترومغناطیسی تنها میدان‌های بنیادی در طبیعت هستند که برد بی‌نهایت و یک حد انرژی پایین کلاسیک متناظر دارند که برانگیختگی‌های ذره‌مانند آنهاآن‌ها را بسیار کاهش می‌دهد و پنهان می‌سازد. آلبرت اینشتین در سال ۱۹۰۵، ویژگی ''کوانتای میدانی''، یعنی تبادل‌های گسسته و ''ذره‌مانند'' مومنتا و انرژی را به میدان الکترومغناطیس نسبت داد. ابتدا انگیزه اصلی وی این بود که [[ترمودینامیک]] [[پرتو|تابش]] را توضیح دهد. اگرچه [[اثر فوتوالکتریک]] و [[اثر کامپتون]] قویا دلالت بر وجود فوتون می‌کنند، می‌توان آن را صرفاً با کوانتزه‌سازی انتشار هم توضیح داد . شواهد محکم‌تر از ماهیت کوانتومی تابش امروزه در [[نورشناخت کوانتومی]] نوین (مانند اثر [[پاددسته‌بندی فوتون|پاددسته‌بندی]]) یافت می‌شود.<ref>J. J. Thorn et al. (2004). [http://people.whitman.edu/~beckmk/QM/grangier/Thorn_ajp.pdf Observing the quantum behavior of light in an undergraduate laboratory.] . J. J. Thorn, M. S. Neel, V. W. Donato, G. S. Bergreen, R. E. Davies, and M. Beck. American Association of Physics Teachers, 2004.DOI: 10.1119/1.1737397.</ref>

در نظریهٔ میدان‌های کوانتومی، فوتون‌ها به صورت [[کوانتا|کوانتاهای]] میدان پنداشته می‌شوند و نه مانند توپ‌های کوچک بیلیارد! یعنی امواج پکیده‌ای که در میدان به صورت ذرات به نظر می‌آیند. همچنین [[فرمیون|فرمیون‌ها]] -مانند الکترون- را نیز می‌توان به صورت امواج در میدان توصیف کرد، و این در حالی‌ست که هر نوع فرمیون میدان خاص خودش را دارد. به طوربه‌طور خلاصه، تصویر کلاسیکی از" '''همه چیز به شکل ذرات و میدان هاست'''"، در نظریهٔ میدان‌های کوانتومی به صورت" '''همه چیز ذره است'''" یا در نهایت "'''همه چیز میدان است'''" در می‌آید.

این نظریه به طوربه‌طور گسترده در فیزیک ذرات و [[فیزیک مادهٔ چگال]] به کار می‌رود.اکثر نظریه‌ها در [[فیزیک جدید]] ذرات (شامل نظریهٔ استاندارد [[ذرات بنیادی]] و برهمکنش‌های میان‌شان) با نظریهٔ میدان‌های کوانتومی نسبیتی فرمول‌بندی می‌شوند. نظریهٔ میدان‌های کوانتومی در پدیده‌های گوناگونی از فیزیک مادهٔ چگال کاربرد دارد، به ویژه هنگامی که تعداد قابل توجهی از ذرات امکان افت و خیز دارند. برای نمونه، [[نظریهٔ BCC]] در [[ابر رسانایی]].