Streuamplituden in der Quantenfeldtheorie
Scattering Amplitudes in Quantum Field Theory
Modul PH2316
Basisdaten
PH2316 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.
Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.
- Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik
- Komplementärer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
- Komplementärer Spezialfachkatalog Biophysik
- Komplementärer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
- Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)
Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.
Gesamtaufwand | Präsenzveranstaltungen | Umfang (ECTS) |
---|---|---|
150 h | 45 h | 5 CP |
Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2316 ist Lorenzo Tancredi.
Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen
Inhalt
This course provides an introduction to modern methods in perturbative Quantum Field Theory, which find their primary application in high-energy physics
- Representations of the Lorentz and Poincare group, little group and spinor representations
- Spinor helicity formalism for Scattering Amplitudes
- Tree-Level amplitudes, color decomposition and primitive amplitudes, recursion techniques
- Loop amplitudes and treatment of UV and IR divergences in dimensional regularization
- Optical theorem, dispersion relations and the analytic structure of scattering amplitudes
- Basics of Generalized unitarity for one-loop scattering amplitudes
- Introduction to Modern multiloop techniques (Direct Integration techniques, Integration by Parts identities, Differential Equations)
- Introduction to the theory of Special Functions (classical polylogarithms, multiple polylogarithms and the symbol map, generalizations)
Lernergebnisse
After successful completion of the module the students understand modern ideas and methods in the theory of Scattering Amplitudes in perturbative Quantum Field Theory. In particular, the students:
- Can use the spinor helicity formalism and recursive methods for tree-level amplitudes in Yang-Mills theories.
- Understand the origin of IR and UV divergences in scattering amplitudes
- Can decompose scattering amplitudes in independent master integrals and understand their analytic properties
- Know how to compute one-loop Feynman integrals in dimensional regularization by direct integration
- Can apply integration by parts identities and differential equations to Feynman integrals
- Have an understanding of the basic properties of iterated integrals and in particular of polylogarithms
Voraussetzungen
Very good knowledge of Advanced Quantum Mechanics and Special Relativity are essential.
A knowledge of Quantum Field Theory as provided in PH2040 (Relativity, Particles and Fields) and PH1008 (Quantum Field Theory) would be desirable. In particular, familiarity with Scalar, QED and Yang Mills Feynman rules will be assumed for some parts of the course.
Very motivated students can profit from this class by attending it in parallel with PH1008.
Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise
Lehrveranstaltungen und Termine
Art | SWS | Titel | Dozent(en) | Termine | Links |
---|---|---|---|---|---|
VO | 2 | Scattering Amplitudes in Quantum Field Theory | Tancredi, L. |
Do, 08:00–10:00, PH 3344 |
|
UE | 1 | Exercise to Scattering Amplitudes in Quantum Field Theory |
Leitung/Koordination: Tancredi, L. |
Termine in Gruppen |
Lern- und Lehrmethoden
Blackboard lectures and weekly exercises
Medienformen
Blackboard lectures, possibly (but not necessarily) accompanied by slides
Literatur
- Quantum Field Theory and the Standard Model, M. Schwartz
- Scattering Amplitudes in Gauge Theory and Gravity, H. Elvang and Y.T. Huang
- Scattering Amplitudes in Gauge Theories, J. Henn and J. Plefka
- Calculating Scattering Amplitudes Efficiently, L. Dixon https://arxiv.org/abs/hep-ph/9601359
Modulprüfung
Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen
Es findet eine mündliche Prüfung von 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.
Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein: Rechnung von Tree-level Amplituden; Diskussion von Eigenschaften von One Loop Feynman Integralen.
Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.
Wiederholbarkeit
Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.