Quantenfeldtheorie


Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Theoretische Physik

Beschreibung:


Die Quantenfeldtheorie (QFT) beschreibt die Wechselwirkungen des Standard Models, bis auf die Gravitation, auf höchst präzise Art und Weise. Dabei sind die grundlegenden Prinzipien der Quantentheorie und der Speziellen Relativitätstheorie implementiert. Demnach entwickeln sich Teilchen und Wechselwirkungen gemäß ihrer Bewegungsgleichungen als quantisierte Felder auf einer 4-dimensionalen Raumzeit-Mannigfaltigkeit. Das metrische Tensorfeld der Gravitationstheorie legt diese Raumzeit-Mannigfaltigkeit fest, welche auch gekrümmt sein kann.



Experimente belegen die Gültigkeit der QFT auf einem großen Anwendungsgebiet auf höchst präzise Art und Weise. So konnten die Forscher des CERN in Genf im Jahre 2012 beispielsweise die Existenz des Higgs-Teilchens nachweisen, welches ein grundlegender Bestandteil der QFT ist.



Dennoch zeigt auch die QFT ihre eigenen Grenzen der Anwendbarkeit auf. Wechselwirkende Quantenfelder können nur perturbativ beschrieben werden. Zudem divergieren die einzelnen Terme in der Störungsentwicklung. Dieses Problem kann nur durch nachträgliche Subtraktion der Divergenzen in einem Verfahren, das als Renormierung bezeichnet wird, behoben werden. Weitere Probleme treten auf, wenn hohe Energiedichten betrachtet werden, so zum Beispiel bei Schwarzen Löchern oder beim Big Bang. In diesen Situationen kann das metrische Tensorfeld nicht mehr als klassisch angenommen werden. Dies muss aber in der QFT vorausgesetzt werden.



Zuletzt aktualisiert 2018-24-10 um 15:30