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Des phénomènes critiques aux champs de jauge , livre ebook

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1998

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Les applications à la physique statistique et à la physique quantique : les méthodes et concepts fondamentaux et des applications à la physique des phénomènes critiques et à celle des particules élémentaires.

 


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Date de parution

01 janvier 1998

EAN13

9782759802845

Langue

Français

Poids de l'ouvrage

21 Mo

Des phénomènes critiques
aux champs de jauge Des phénomènes critiques
aux champs de jauge
Michel Le Bellac
Université de Nice
SAVOIRS ACTUELS
EDP Sciences / CNRS ÉDITIONS Troisième tirage corrigé, janvier 2002
O 2002, EDP Sciences, 7 avenue du Hoggar, BP 112, PA de Courtabœuf,
91944 les Ulis Cedex A.
CNRS ÉDITIONS, 15, rue Malebranche, 75005, Paris.
lre édition :
O 1988, InterÉditions - CNRS ÉDITIONS
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous
pays. La loi du Il mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part,
que les << copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées
à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but
d’exemple et d’illustration, << toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement
de l’auteur ou de ses ayants droits ou ayants cause est illicite D (alinéa le‘ de l’article 40). Cette
représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefa-
çon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.
ISBN : 2-86883-359-4 2-27 1-06023-0 Table des matières
Avant-propos ................................................................... 15
19 Références générales ..........................................................
Notations et conventions .................................................... 21
PREMIÈRE PARTIE . PHÉNOMÈNES CRITIQUES
CHAPITRE I . INTRODUCTION
AUX PHÉNOMÈNES CRITIQUES
A . Transition ferromagnétique ............................................ 25
B . Modèle d’Ising ............................................................ 28
B.l. Description du modèle ........................................ 28
B.2. Modèle d’king à une dimension ............................ 30
B.3. Fonction de corrélation du modèle d’king à une dimen-
sion ................................................................... 32
B.4. Modèle d’Ising à deux dimensions ......................... 34
34 C . Champ moyen .............................................................
C.l. Equation du champ moyen ................................... 34
C.2. Transition ferromagnétique en champ moyen .......... 36
C.3. Comportement au voisinage de la transition ........... 38
C.4. Exposants critiques a, p, y, 6 .............................. 41
D . Fonctions de corrélation ............................................... 43
D.l. Définition. fonction génératrice ............................ 43
D . 2. Théorème fluctuation-dissipation ........................... 45
D.3. Mesure de la fonction de corrélation ..................... 46
D.4. Exposants critiques 77 et v ................................... 47
D.5. Transformation de Legendre ................................ 49
E . Description qualitative des phénomènes critiques ............... 51
Exercices ......................................................................... 55
Notes et références ........................................................... 59 6 Table des matières
CHAPITRE II . THÉORIE DE LANDAU
A . Hamiltonien de Ginzburg.Landau . Approximation de Lan-
dau ........................................................................... 62
A.l. Cas d’un seul site ............................................... 62
A.2. Généralisation à N sites ....................................... 65
A.3. Formulation continue .......................................... 68
B . Théorie de Landau des transitions de phase ..................... 71
B . 1 . Transitions du deuxième ordre .............................. 71
B.2. du premier ordre ................................ 71
73 C . Fonctions de corrélation ...............................................
D . Critique de l’approximation de Landau et critère de
Ginzburg .................................................................... 75
........ D.l. Critère de Ginzburg : première démonstration 75
D.2. Correction à la théorie de Landau ........................ 76
D.3. Critère de Ginzburg : deuxième ........ 80
Exercices ......................................................................... 82
88 Notes et références ...........................................................
CHAPITRE III . GROUPE DE RENORMALISATION
A . Notions fondamentales : blocs de spins. surface critique. points
fixes .......................................................................... 91
A.l. Blocs de spins et transformations non linéaires ........ 92
A.2. Transformations linéaires ..................................... 95
A.3. Surface critique et points fixes .............................. 97
B . Comportement au voisinage d’un point fixe . Exposants criti-
ques .......................................................................... 100
B . 1 . Discussion élémentaire ......................................... 101
B . 2. Linéarisation au voisinage du point fixe ................. 102
B.3. Fonction de corrélation en champ nui ................... 105
B.4. de B # O ............................... 107
B . 5. Energie libre ...................................................... 108
B.6. Lois d’échelle et remarques .................................. 110
C . Modèle d’Ising sur réseau triangulaire et approximation des
cumuiants ................................................................... 110 Table des matières 7
D . Modèle gaussien .......................................................... 114
D . 1 . Transformation dans l’espace de Fourier ................ 115
D . 2. Modèle gaussien ................................................. 118
D.3. Point fixe ............................................. 121
E . Calcul des exposants critiques à l’ordre E ........................ 125
E.l. Point fixe non gaussien ........................................ 125
E.2 Equations différentielles de renormalisation ............. 126
E.3. Méthode de N raccordement D ............................... 128
F . Champs marginaux et fonction p(g) 132
F . 1 . Equation différentielle pour un champ marginal ...... 132
F.2. Fonction de corrélation ........................................ 139
Exercices ......................................................................... 142
Notes et références ........................................................... 149
CHAPITRE IV . MODÈLES BIDIMENSIONNELS
A . Modèle XY: étude qualitative ........................................ 153
A . 1 . Développement haute température ........................ 153
A.2. basse 155
A.3. Rôle des vortex ................................................. 157
B . Analyse par le groupe de renormalisation ........................ 159
B.l. Modèle de Villain ............................................... 159
B.2. Groupe de renormalisation pour le modèle XY ....... 164
C . Modèles-a non linéaires 167
Exercices ......................................................................... 171
Notes et références ........................................................... 173
DEUXIÈME PARTIE . THÉORIE DES PERTURBATIONS
ET RENORMALIS ATION : CHAMP SCALAIRE EUCLIDIEN
CHAPITRE V . DÉVELOPPEMENT PERTURBATIF .
DIAGRAMMES DE FEYNMAN
A . Théorème de Wick et fonctionnelle génératrice ................. 178
.......... 178 A.l. Fonction génératrice pour une seule variable
A.2. Théorème de Wick ............................................. 180
A.3. Fonctionnelle génératrice ..................................... 181 8 Table des matières
B . Développement perturbatif de G(’) et G(4! Diagrammes de
Feynman ................................................................... 184
B . 1 . Développement perturbatif pour une variable .......... 184
B.2. Calcul de G(2) à l’ordre g .................................... 185
B.3. de G(’) à g2 ................................... 190
B.4. Fonction de corrélation à quatre points G(4) ........... 194
B.5. Règles de Feynman dans l’espace des k ................. 197
C . Fonctions de corrélation cannexes . Vertex propres ............ 201
C . 1 . Cumulants d’une distribution de probabilité 202
C.2. Fonctionnelle génératrice des diagrammes connexes 202
C.3. Vertex propres et fonctionnelle génératrice ............. 205
D . Potentiel effectif . Développement en nombre de boucles ...... 211
D.l. Symétrie brisée et potentiel effectif ....................... 211
D.2. Développement en nombre de boucles ................... 213
E . Evaluation des intégrales de Feynman ............................. 214
E.1. Un cas élémentaire ............................................. 214
E.2. Méthode de l’identité de Feynman ........................ 215
E.3. Représentation paramétrique générale .................... 217
E.4. Calcul de q à l’ordre c2 ...................................... 221
F . Comptage de puissances . Divergences ultraviolettes et infrarou-
ges ............................................................................ 223
F . 1 . Argument topologique ......................................... 224
F.2. dimensionnel ........................................ 225
F.3. Divergences infrarouges 226
Exercices ......................................................................... 229
Notes et références ........................................................... 234
CHAPITRE VI . RENORMALIS ATION
A . Introduction ................................................................ 237
A . 1 . Classification des théories .................................... 237
A.2. Diagrammes divergents d’une théorie renormalisa-
ble ................................................................... 238
A.3. Régularisation .................................................... 239
B . Renormalisation de la masse et de la constante de couplage ...... 240
B.l. r(2) à l’ordre d’une boucle : renormalisation de la
masse ....................................................

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