場の量子論

Quantum Field Theory

996C205

62PHEPN501

阿部　智広

Tomohiro Abe

2024年度前期

2024 First Semester

月曜2限

Monday 2nd Period

創域理工学研究科　先端物理学専攻

Department of Physics and Astronomy, Graduate School of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

理論物理学の基礎手段である「場の量子論」の考え方を修得する。
The idea and practical methods of field theory, which is fundamental in theoretical physics, are explained.

素粒子・原子核の分野に限らず、いろいろな物理の分野で必須の知識である場の量子論の考え方・手法を理解し、使えるようになる。
Aim to understand the idea of field theory and apply techniques to calculate various physical quantities in elementary particle and nuclear physics.

先端物理学専攻のディプロマ・ポリシーにあげられる、高度な知識、および、それらに基づく課題発見力・問題解決力などを習得することを目的とする。
As stated in the Diploma Policy, the program's objective is to acquire advanced knowledge and the ability to identify and solve problems based on that knowledge.

いろいろな分野で場の量子論が使えるように、具体的な計算も含めて基本的な知識を身に着ける。
Acquire the fundamental knowledge of field theory and explain elementary particles and nuclear physics in terms of field theory.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

特殊相対論、量子力学、解析力学を復習しておくこと。
Students are required to have knowledge of special relativity, quantum mechanics, and analytical mechanics.

課題に対する作文　Essay

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予習・復習を徹底し、各自の専門分野を考慮しながら理解を深めること。
Students are required to read the text carefully in advance and check and study relevant points not covered in lectures.

講義では計算の詳細を説明する時間はないので，講義ノート等を参考に自分で計算して理解を深めること。
We do not have enough time to explain all the details of the calculations. Students are required to perform the calculation by themselves following the lecture notes and textbooks.

レポートによる。
Evaluation based on reports.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

講義ノートを作成してLETUSで公開する。
You can download a lecture note from LETUS.

標準的な場の理論の教科書としては以下のものがある。
The following are standard textbooks on Quantum Field Theory.
・"An Introduction To Quantum Field Theory", Michael E. Peskin, Daniel V. Schroeder,
・"Quantum Field Theory and the Standard Model", Matthew D. Schwartz,
・"Quantum Field Theory in a Nutshell ", A. Zee,
・"Condensed Matter Field Theory", Alexander Altland, Ben D. Simons
・"A Modern Introduction To Quantum Field Theory", Michele Maggiore
・"The Quantum Theory of Fields", Steven Weinberg

1. 序論
2. 非相対論的な場の理論（第２量子化）
3. ラングランジアン密度
4. 場の解析力学
5. 摂動論
6. 散乱振幅
7. 特殊相対論の復習
8. クライン-ゴルドン場
9. U(1) ゲージ対称性の復習
10. 複素スカラー場
11. ディラック方程式
12. ディラック場の量子化
13. 電磁場の量子化
14. 量子電気力学
15. まとめ

1. Introduction
2. Non-relativistic limit
3. Lagrangian density
4. Analytical mechanics of fields
5. Perturbation theory
6. Scattering amplitude
7. Brief review of special relativity
8. Klein-Gordon field
9. Brief review of U(1) gauge symmetry
10. Complex scalar fields
11. Dirac equation
12. Quantization of Dirac field
13. Quantization of electromagnetic field
14. Quantum Electrodynamics
15. Summary

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