量子场论导论(第2版)

本书是之前黄涛先生较有影响的量子场论教材的第二版。第二版对于第一版内容做了很大补充，大大加强了规范场论部分，更有利于两学期课程的完整教学，以及读者自学。掌握本书内容，就基本具备了在量子场论及粒子物理领域开展科研工作的基础知识。

本书内容涵盖量子场论基础及后续发展，是考虑国内研究生的学习情况而撰写的量子场论入门性书籍。 本书第一章简要地叙述了量子场论的建立渊源和发展历程，有助于初学者掌握量子场论的发展线索。新版保持了第一版的系统和风格，首先引导读者掌握量子场论的基础和基本技巧，如对称性与守恒量，自由标量场、旋量场和电磁场的量子化，相互作用量子场论和S矩阵理论，解析性质和色散关系，微扰论，重整化理论等。接下来，将第一版中的第十六章拆分和扩充，以较完整的篇幅讲授非阿贝尔规范场论，包括非阿贝尔规范场，量子色动力学，电、弱统一理论，重整化群方程的应用，红外发散与因子化等。本书内容着重叙述物理图像，同时也给出了必要的数学推导。新版每章后面增加了少量习题，特别注意增加一些紧扣科学研究前沿的习题。 本书适合作为理论物理及相关领域研究生的教材或参考书，也可以供刚进入研究领域的博士生、青年教师和青年科研人员参考。

黄涛 1963年毕业于北京大学物理系，1966年中国科学院原子能所研究生毕业，1985年起任中国科学院高能物理研究所研究员、博士生导师。曾任中国科学院高能物理研究所学术委员会主任、理论物理研究室主任，理论物理研究所学术委员会副主任，中国物理学会高能物理分会秘书长、副理事长，国家基金委重大研究计划和科技部973项目专家组成员，《中国物理快报》副主编和《现代物理知识》主编。1999—2006年任国际IUPAP粒子物理专业（C11）委员会委员。长期从事理论物理和高能物理研究，发表研究论文200余篇。早年参加层子模型理论研究，层子模型理论获1982年国家自然科学二等奖。20世纪90年代曾三次获中国科学院自然科学二等奖。 王伟 上海交通大学物理与天文学院教授。2004年毕业于山东大学，2009年于中国科学院高能物理研究所获得博士学位, 先后在意大利核物理研究院巴里分部、德国电子同步加速器研究所和波恩大学从事博士后研究工作。2014年加入上海交通大学。现任《中国物理C》编委、上海交通大学粒子天体物理与宇宙学教育部重点实验室副主任。研究方向为粒子物理理论，目前共发表近100篇学术论文，被引用超过4000次，主持包含重点项目在内的多项国家自然科学基金。先后主讲“原子物理”“量子场论”等课程，获得上海交通大学教书育人奖、烛光奖等奖励。

第1章量子场论的创立和发展
1.1 量子场论的创立
1.2 量子场论的发展
习题
第2章经典场、对称性和Noether 定理
2.1 力学系统的最小作用量原理和运动方程
2.2 经典场系统的最小作用量原理和运动方程
2.3 对称性和Noether 定理
习题
第3章定域场的Lorentz 变换性质: 标量场、旋量场、电磁场
3.1 Lorentz 变换和Lorentz 群
3.2 定域场的变换性质
3.3 自由标量场
3.4 自由旋量场
3.5 旋量场双线性协变量
3.6 零质量旋量场
3.7 自由电磁场
习题
第4章自由标量场量子化
4.1 正则量子化
4.2 实标量场量子化
4.3 复标量场量子化
4.4 Klein-Gordon 场的传播子
4.5 量子力学中的路径积分量子化
4.6 标量场路径积分量子化
习题
第5章自由Dirac 场量子化
5.1 自由Dirac 场量子化
5.2 Dirac 场的正、反粒子态
5.3 Dirac 场传播子
5.4 旋量场路径积分量子化方法
习题
第6章自由Maxwell 场量子化
6.1 电磁场正则量子化困难
6.2 电磁场不定度规量子化
6.3 电磁场传播子
6.4 电磁场路径积分量子化方法
习题
第7章分立对称性(P;C; T) 和守恒量
7.1 空间反射对称性和宇称P
7.2 正、反粒子对称性和电荷共轭宇称C
7.3 时间反演对称性T
习题
第8章自然界中相互作用的类型和形式
8.1 电磁相互作用
8.2 强相互作用——π-N 有效耦合拉氏密度
8.3 强相互作用与SU(3) 对称性
8.4 弱相互作用低能唯象理论
习题
第9章相互作用场CPT 变换和CPT 定理
9.1 相互作用场CPT 变换
9.2 CPT 定理
习题
第10章S 矩阵理论和表象
10.1 三种表象和变换矩阵U(t; t0)
10.2 相互作用表象和Heisenberg 表象
10.3 Heisenberg 表象态矢和单粒子波函数
10.4 Heisenberg 表象有源场和渐近条件
10.5 Heisenberg 表象中的S 矩阵元
习题
第11章量子场论基本公理与S 矩阵元约化公式
11.1 相对论不变性和微观因果性
11.2 质量谱条件和完备性
11.3 渐近条件
11.4 S 矩阵元约化公式
11.5 传播函数的谱表示
11.6 散射振幅的Chew-Low 方程
习题
第12章解析性质和色散关系
12.1 经典理论中的色散关系和Titchmarsh 定理
12.2 散射振幅的色散部分和吸收部分
12.3 向前散射振幅的解析性质
12.4 向前散射振幅的色散关系
12.5 非向前散射振幅的色散关系
12.6 散射振幅的Dyson 表示
习题
第13章S 矩阵元和微扰论
13.1 相互作用表象和S 矩阵元级数展开
13.2 编时乘积和正规乘积
13.3 Wick 定理
13.4 正规乘积所表示的物理过程
13.5 Feynman 图和Feynman 规则
13.6 路径积分下的微扰论
习题
第14章大力度优惠阶微扰论应用举例
14.1 S 矩阵元、散射截面和衰变寿命
14.2 电子和光子的Compton 散射过程
14.3 Bhabha 散射和电子-正电子湮灭为 μ子对过程
14.4 μ子衰变
习题
第15章圈图修正与重整化理论
15.1 有限单圈图修正
15.2 发散积分和表面发散度
15.3 发散积分维数正规化
15.4 单圈图重整化
15.5 Ward-Takahashi 恒等式
15.6 原始发散图和Furry 定理
15.7 超出单圈图的重整化理论
15.8 带电轻子反常磁矩和QED 高阶修正
习题
第16章非Abel 规范对称性和量子化
16.1 非Abel 规范场相互作用
16.2 非Abel 规范场量子化
16.3 规范理论的Feynman 规则
16.4 Becchi-Rouet-Stora-Tyutin(BRST) 对称性
习题
第17章量子色动力学
17.1 电子-质子深度非弹性散射实验
17.2 SU(3) 色规范群
17.3 量子色动力学的拉氏密度
17.4 量子色动力学在协变规范下的Feynman 规则
17.5 维数正规化和减除方案
17.6 单圈图下的重整化常数
17.7 抵消项和完整的Feynman 规则
17.8 单圈图近似ˉ(g) 函数和渐近自由
习题
第18章电磁相互作用和弱相互作用统一理论
18.1 弱相互作用有效理论的局限性
18.2 自发对称性破缺
18.3 电磁相互作用和弱相互作用统一理论
18.4 Cabibbo-Kobayashi-Maskawa 混合矩阵
18.5 量子反常
习题
第19章重整化群方程
19.1 重整化群
19.2 重整化群方程
19.3 重整化群方程的解
19.4 跑动耦合常数与固定点
19.5 复合算符重整化
19.6 部分子分布函数
19.7 遍举过程中分布振幅的演化方程
习题
第20章红外发散与因子化
20.1 正负电子湮灭为夸克对的单圈辐射修正
20.2 算符乘积展开与正负电子湮灭
20.3 算符乘积展开与深度非弹性散射
20.4 深度非弹性散射过程的因子化与单圈散射系数的抽取
习题
附录A 约定和符号
附录B Dirac 旋量和 γ 矩阵
附录C 分立对称性
附录D Feynman 参数公式和D 维空间代数
附录E QCD 中的单圈重整化常数
参考文献
名词索引