Les laboratoires de recherche  LabEx ENS-ICFP  Institut de Physique Théorique Philippe Meyer  
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Le département de physique Recherche Enseignement Diffusion des connaissances
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    Faculty : Matthieu TISSIER

    Tutor : Julien SERREAU

    ECTS credits : 6

    Language of instruction : English

    Examination : Written

    Covid-19 alternative examination : oral exam with a homework to prepare in advance. The oral will then consists of questions on both the lectures and the homework.

    Course description

    This is an introductory course to quantum field theory, a formalism that is needed to describe elementary particles and their interactions, together with a large class of condensed matter systems. In a first part, classical field theory with relativistic invariance is introduced. Particular emphasis is put, on the one hand, on the relationship between symmetries, and on the other, on the nature of possible particles and their dynamics. As a consequence of this approach, the scalar field, the vectorial field and the spinorial field appear naturally. Their transformation properties under the action of the Lorentz group are thoroughly exposed. The dynamical equations obeyed by those fields are presented, and motivated (Klein-Gordon, Maxwell and Dirac equations). Low energy applications in condensed matter (as e.g. graphene, or topological insulators) are discussed. In the second part of this course, the free fields are quantized. The Fock space, and its interpretation in terms of particles, is introduced. Finally, the course ends up with an introduction to the concept of spontaneous symmetry breaking in quantum field theory. In particular, the two viewpoints on symmetries in quantum field theory (Wigner-Weyl and Nambu-Goldstone) are introduced, and the Goldstone theorem is proved.

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