One of the alternative approaches used in quantum mechanics and quantum field theory, which takes the most advanced developments in the area, such as string theory, is to use the formalism of path-integrals . A path-integral is an efficient way to calculate scattering amplitudes of a transition from one quantum state to another. In this work are presented some essential ideas about the path-integrals, applications in ordinary quantum mechanics (nonrelativistic) and then to base the rules of Feynman for interactions between particles in quantum field theory, with some deductions to generating funcionals for scattering amplitudes in free field and in the presence of interactions fields
One of the alternative approaches used in quantum mechanics and quantum field theory, which takes the most advanced developments in the area, such as string theory, is to use the formalism of path-integrals . A path-integral is an efficient way to calculate scattering amplitudes of a transition from one quantum state to another. In this work are presented some essential ideas about the path-integrals, applications in ordinary quantum mechanics (nonrelativistic) and then to base the rules of Feynman for interactions between particles in quantum field theory, with some deductions to generating funcionals for scattering amplitudes in free field and in the presence of interactions fields
A formulacao da mecânica quântica por integrais de caminho de Feynman surge como uma terceira representacao da teoria quântica, analoga as outras duas representacoes, de Schrodinger e de Heisenberg, de forma que sao matematicamente equivalentes. Entretanto, na representacao de Feynman o formalismo hamiltoniano e substituido pelo formalismo lagrangiano como ferramenta matematica utilizada na construcao da teoria quântica. Na integracao funcional da mecânica quântica, os operadores deixam de ser os principais objetos de estudo, tal como sao nas outras duas representacoes, dando lugar aos propagadores, que tem uma relacao intrinseca com o operador de evolucao temporal, sendo responsavel direto pela evolucao do estado quântico. Este estudo inicia-se com uma analise matematica do formalismo lagrangiano, fundamental para o desenvolvimento da teoria quântica por integrais de caminho de Feynman. Segue-se com a introducao do propagador quântico a partir da definicao do operador de evolucao temporal para uma hamiltoniana independente do tempo (sistema autonomo isolado). A partir desses conceitos, introduz-se a ideia da integral de caminho, onde agora tem-se que todos os caminhos sao possiveis, ao contrario da acao classica na qual o unico caminho possivel seria aquele em que a acao e um minimo. O estudo continua com a integral de trajetoria e sua analogia com a integral de Riemann. Em seguida, investiga-se as regras para dois eventos sucessivos, e tambem, as regras para varios eventos sucessivos. Por um, utiliza-se os conhecimentos obtidos da Integral de Caminho de Feynman para resolver o Oscilador Harmonico Simples e o Oscilador Harmonico Forcado, calculando-se suas autofuncoes e autovalores atraves do propagador quântico, obtendo-se resultados semelhantes aos encontrados por Schrodinger e Heisenberg, comprovando-se a equivalencia dessa representacao com as outras duas representacoes da mecânica quântica.
Resumo O método de integrais de trajetória, desenvolvido por Feynman no artigo “Space-Time Approach to Non-Relativistic Quantum Mechanics” de 1948, é uma das formulações da teoria quântica que se junta, considerando a época do artigo, a duas anteriores: (i) a formulação, de certa forma o padrão apresentado em livros-textos, desenvolvida na década de 1920 por Schrödinger, Heisenberg, Dirac, Von Neumann, Born, Jordan e outros, e que se baseia no espaço de Hilbert e operadores que atuam nesse espaço, e (ii) a descrição no espaço de fase, também conhecida como a quantização de Moyal, que se baseia na função quasi-distribuição de Wigner proposta em 1932 e na lei de Correspondência de Weyl de 1927, e conduz à estrutura matemática não comutativa baseada no produto estrela (*). Neste trabalho, apresentamos uma revisão pedagógica de pontos considerados básicos para o desenvolvimento de Feynman. Destacamos a linha de pesquisa de Dirac na busca de analogias entre a Mecânica Clássica e a Mecânica Quântica, bem como os postulados formulados por Feynman no artigo acima citado, aspectos importantes para a compreensão da teoria mas pouco conhecidos e pouco divulgados de forma completa. Um exemplo é apresentado para elucidar o método e sua relação com a equação de Schrödinger dependente do tempo.
Quantum field theory (QFT) provides us with one and almost only suitable language (or mathematical tool) for describing not only the motion and interaction of particles but also their “annihilation” and “creation” out of a field considered a priori in a sophisticated way, whose view seems to be suited for describing dislocations, as a particle or a string embedded within a crystalline ordered field. This chapter concisely overviews the method of QFT, emphasizing distinction from the quantum mechanics, conventionally used for a single and/or many particle problems, and its equivalence to the statistical mechanics. The alternative formalism based on Feynman path integral and its imaginary time representation are reviewed, as the foundation for our use in Chapter 10.
Construímos um formalismo variacional para calcular funcionais deWigner em teoria quântica de campos através da generalização de um método desenvolvido na mecânica estatística não-relativística. O funcional de Wigner que usamos é uma generalização da função de Wigner usual em mecânica quântica, na qual amplitudes de campo e seus momentos conjugados são as variáveis dinâmicas do espaço de fase. O formalismo não perturbativo nos permite calcular sistematicamente correções à tradicional aproximação de campo médio para os funcionais de Wigner. Para desenvolver o formalismo, empregamos uma teoria de campo escalar com autointerações quárticas. Implementamos um exercício numérico para explorar alguns aspectos do formalismo e calculamos a função de correlação de dois pontos e a segunda entropia de Rényi.
The path integral is a powerful tool for studying quantum mechanics because it has the merit of establishing the connection between classical mechanics and quantum mechanics. This formalism quickly gained prominence in various fields of theoretical physics, including its generalization to quantum field theory, quantum mechanics, and statistical physics. Using the Feynman propagator, we can calculate the partition function, the free energy, wave functions, and the energy spectrum of the considered physical system. Moreover, the Feynman formalism finds broad applications in geophysics and in the field of financial sciences.
Equações diferenciais não homogêneas, como as encontradas na mecânica quântica, muitas vezes não apresentam solução analítica, principalmente quando tais funções dependem explicitamente do tempo. A teoria de perturbação dependente do tempo surge como solução aproximativa para contornar este problema. No trabalho que segue utilizaremos das funções de Green para solucionar a equação de Schrödinger e a equação de Dirac, a última com e sem interação eletromagnética, e tais objetos serão denominados propagadores de Feynman. Iremos introduzir a teoria de perturbação através da expansão em série destes propagadores, onde a solução perturbativa, como no caso com interação eletromagnética, será dada em ordens da solução homogênea, a equação de Dirac para partícula livre. A amplitude de probabilidade de transição entre estados será dada através da matriz de espalhamento Sfi, e os diagramas de Feynman surgirão como um meio de representar esta amplitude.