Kvantfältteori I, 7,5 hp

Innehåll

Kursen börjar med en introduktion till relativistisk kvantmekanik med Dirac- och Klein-Gordonekvationerna. Sedan behandlas Lagrangeformulering av fältteorier och relationen mellan symmetrier och konserverade storheter. Därefter kvantiseras i tur och ordning skalär-, Dirac- och fotonfälten m.h.a. kanonisk kvantisering och annihilations- och kreationsoperatorer samt propagatorbegreppet introduceras. Sedan studeras S-matrisexpansionen och Feynmanreglerna för kvantelektrodynamik (QED) tas fram. Slutligen tillämpas QED till lägsta ordning på olika spridningsprocesser som t.ex. Comptonspridning.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• förstå och ingående kunna förklara centrala begrepp som Klein-Gordon-fält, Dirac-fält, fotonfält, fältkvantisering, annihilations- och kreationsoperatorer, kommutator, propagator och S-matris
• genomföra härledningar av centrala resultat som Noethers teorem, Wicks teorem och Feynmanreglerna, ingående kunna förklara de olika stegen i härledningarna, samt kunna förklara resultatens betydelser i sig och för kvantfältteorin som helhet.

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• självständigt kvantisera en klassisk fältteori
• utgående från Lagrangianen för en fältteori ta fram motsvarande Feynmanregler
• behandla spinn- och polarisationssummor
• utföra komplexa beräkningar för att bestämma spridningstvärsnitt till lägsta ordning i QED för olika fysikaliska processer.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• självständigt och med ett kritiskt förhållningssätt kunna tillgodogöra sig och värdera vetenskaplig litteratur inom området.

Behörighetskrav

Univ: Tidigare högskolestudier om minst 90 högskolepoäng inklusive Kvantmekanik 2, 7,5 hp, samt en av kurserna Allmän relativitetsteori, 7,5 hp, eller Elektrodynamik II, 7,5 hp, eller motsvarande. Engelska och svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier. Krav på svenska gäller endast om utbildningen ges på svenska.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av lärarledda seminarier där föreläsningarna cirkulerar mellan deltagarna. Utöver schemalagda aktiviteter förutsätts även individuellt arbete med kursmaterialet.

Examination

Examinationen på kursen sker individuellt i form av inlämningsuppgifter samt genom föreläsningar givna av studenten själv. På inlämningsuppgifter och på föreläsningar sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG).

På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). Betyget utgör en sammanfattande bedömning av resultaten vid examinationens olika delar och sätts först när alla moment är godkända. Den som godkänts i ett prov får inte undergå förnyat prov för högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler för betyg och examination på grund- och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2-553-14.

Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Kvantfältteori I D 7,5 hp (5FY050) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla eller kursen slutat erbjudas.