Matrice S

Résumé

En physique, la matrice S ou matrice de diffusion (plus rarement matrice de collision, ou S-matrice) est une construction mathématique qui relie l'état initial et l'état final d'un système physique soumis à un processus de diffusion/collision (). Elle est utilisée en mécanique quantique, en théorie de la diffusion des ondes et des particules, ainsi qu'en théorie quantique des champs. Plus particulièrement, en physique des particules, dans une expérience de collision, des particules sont préparées dans un état initial, puis accélérées afin de subir des collisions à hautes énergies. Les produits de la collision sont alors collectés et mesurés. Une des grandeurs importantes est donc la probabilité de mesurer un certain état final (son énergie, sa déviation angulaire), étant donné un certain état initial. On peut ramener cette question au calcul des élements de la matrice S, c'est-à-dire au calcul d'amplitudes de probabilité (qu'on peut rapprocher du concept d'amplitude de diffusion),

Source officielle

https://fr.wikipedia.org/wiki/Matrice_S

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The goal of the course is to introduce relativistic quantum field theory as the conceptual and mathematical framework describing fundamental interactions.

To introduce several advanced topics in quantum physics, including semiclassical approximation, path integral, scattering theory, and relativistic quantum mechanics

The course builds on the two previous courses on the subject. The main subject is the study of quantum field theories at the loop level. The course introduces the concept of loop divergences and renormalization. Non abelian gauge theories are also discussed in depth.

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The S-matrix bootstrap. Part III: higher dimensional amplitudes

Jonathan Campbell Toledo

We consider constraints on the S-matrix of any gapped, Lorentz invariant quantum field theory in 3+1 dimensions due to crossing symmetry, analyticity and unitarity. We extremize cubic couplings, quartic couplings and scattering lengths relevant for the elastic scattering amplitude of two identical scalar particles. In the cases where our results can be compared with the older S-matrix literature they are in excellent agreement. We also extremize a cubic coupling in 2+1 dimensions which we can directly compare to a universal bound for a QFT in AdS. This paper generalizes our previous 1+1 dimensional results of [1] and [2].

SPRINGER2019

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The S-matrix bootstrap IV: multiple amplitudes

Jonathan Campbell Toledo

We explore the space of consistent three-particle couplings in Z(2)-symmetric two-dimensional QFTs using two first-principles approaches. Our first approach relies solely on unitarity, analyticity and crossing symmetry of the two-to-two scattering amplitudes and extends the techniques of [2] to a multi-amplitude setup. Our second approach is based on placing QFTs in AdS to get upper bounds on couplings with the numerical conformal bootstrap, and is a multi-correlator version of [1]. The space of allowed couplings that we carve out is rich in features, some of which we can link to amplitudes in integrable theories with a Z(2) symmetry, e.g., the three-state Potts and tricritical Ising field theories. Along a specific line our maximal coupling agrees with that of a new exact S-matrix that corresponds to an elliptic deformation of the supersymmetric Sine-Gordon model which preserves unitarity and solves the Yang-Baxter equation.

Springer2019

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Systematic approach to thermal leptogenesis

Tibor Frossard

In this work we study thermal leptogenesis using nonequilibrium quantum field theory. Starting from fundamental equations for correlators of the quantum fields we describe the steps necessary to obtain quantum-kinetic equations for quasiparticles. These can easily be compared to conventional results and overcome conceptional problems inherent in the canonical approach. Beyond CP-violating decays we include also those scattering processes which are tightly related to the decays in a consistent approximation of fourth order in the Yukawa couplings. It is demonstrated explicitly how the S-matrix elements for the scattering processes in the conventional approach are related to two-and three-loop contributions to the effective action. We derive effective decay and scattering amplitudes taking medium corrections and thermal masses into account. In this context we also investigate CP-violating Higgs decay within the same formalism. From the kinetic equations we derive rate equations for the lepton asymmetry improved in that they include quantum-statistical effects and medium corrections to the quasiparticle properties. DOI: 10.1103/PhysRevD.87.085009

Amer Physical Soc2013

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