kenttäteoriat

Kenttäteoriat ovat fysiikan teorioita, jotka kuvaavat luonnon ilmiöitä kenttien kautta: jokaisessa tilan pisteessä on kentän arvo, ja vuorovaikutukset syntyvät näiden arvojen muutoksista. Kenttiä voidaan tarkastella klassisina tai kvanttitasolla. Klassinen kenttäteoria käsittelee vuorovaikutuksia deterministisesti; esimerkkejä ovat Maxwellin sähkömagneettinen kenttä ja klassinen gravitaatio (kenttä kuvaa tilan geometrian). Kvanttikenttiteoriat puolestaan yhdistävät vuorovaikutukset kvanttisiksi ilmiöiksi ja käyttävät Lagrangianin tai toimintaperiaatteen sekä paikallista gauge-invarianssia. Näistä kehittyivät keskeiset rakenteet kuten gauge-teoriat, jotka kuvaavat sähkö- ja heikko- sekä vahvan vuorovaikutuksen. Standardimalli perustuu U(1)×SU(2)×SU(3) -symmetriaan ja Higgsin mekanismiin; sen kvantitatiiviset ennusteet ovat suurelta osin kokeellisesti vahvistettuja. Tärkeitä esimerkkejä ovat kvanttiväridynamiikka (QCD), kvantti Elektrodynamiikka (QED) sekä elektroheikko teoria. Kenttäteorioita sovelletaan myös kondensaatiotieteisiin sekä teoreettiseen fysiikkaan, esimerkiksi materiaalien ja topologisten tilojen kuvaamiseen. Kenttäteorioiden kehitys ulottuu klassisista kenttäteorioista moderneihin kvanttikenttäteorioihin; ne tarjoavat sekä ymmärrystä vuorovaikutuksista että ennusteita, joita kokeellisesti testataan.