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书籍。本书第1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。之后的前半部分，第二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5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，第二版将第一版中的第16章拆分和扩充，以较完整的篇幅讲授非Abel规范场论，包括非Abel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。第二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，也可供刚进入此领域的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，中国物理学会高能物理分会秘书长、副理事长，中国科学院理论物理研究所学术委员会副主任，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》主编等职。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。主要研究方向包括量子色动力学的微扰和非微扰理论、强子物理、重味物理、新物理探讨、复合粒子场论等。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。

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
3.1Lorentz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
4.4Klein-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
5.2Dirac场的正、反粒子态
5.3Dirac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
9.2CPT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
10.3Heisenberg表象态矢和单粒子波函数
10.4Heisenberg表象有源场和渐近条件
10.5Heisenberg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
11.4S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
13.3Wick定理
13.4正规乘积所表示的物理过程
13.5Feynman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
14.1S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
14.3Bhabha散射和电子-正电子湮灭为μ子对过程
14.4μ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
15.5Ward-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
16.4Becchi-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
17.2SU（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β（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
18.4Cabibbo-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BDirac旋量和γ矩阵
附录C分立对称性
附录DFeynman参数公式和D维空间代数
附录EQCD中的单圈重整化常数
参考文献
名词索引