El objetivo de la asignatura es dar una formación generalista en las principales características y aplicaciones actuales de la Teoria Cuántica de Campos (TCC).
Los métodos de la Teoría Cuántica de Campos tienen la suficiente generalidad y flexibilidad como para ser aplicados en ámbitos muy diversos de los inicialmente previstos de la física de altas energías y las partículas fundamentales. En este sentido esta teoría ha pasado a ser un lenguaje universal, que aparece de forma natural en muchas ramas de la investigación física actual. De forma genérica, la teoría de campos es la descripción correcta cuando debe analizarse un fenómeno colectivo, que implique un gran número de grados de libertad. En la materia condensada son ejemplos tradicionales las excitaciones de un sólido a modos de cuantos, o el fenómeno de la superconductividad, cuyo lenguaje formal es el mismo que se utiliza al estudiar el mecanismo de Higgs en el modelo estándar de partículas. Otro aspecto destacado de la teoría es la técnica de integración sobre caminos de Feynman, una herramienta básica que además admite una extensión directa con la mecánica estadística, dando lugar a la teoría estadística de campos, y las teorías de campo a temperatura finita.
Históricamente la TCC ha obtenido sus resultados más espectaculares cuando la interacción bajo estudio puede considerarse pequeña representada formalmente por la pequeñez de un parámetro característico, como puede ser la constante de estructura fina en la electrodinámica cuántica. No obstante, la descripción nunca es completa ya que no puede darse a todas las escalas conjuntamente, al estar habitualmente las escalas pequeñas están desacopladas de las escalas mayores. Las teorías efectivas de campo, por su carácter marcadamente práctico, son las herramientas adecuadas que nos permiten describir y entender la existencia de esta jerarquía de escalas: al conocer cuáles son las escalas importantes, y por qué las demás aparecen desacopladas, podemos obtener soluciones aproximadas en muchos tipos de sistemas. La técnica de renormalización es la herramienta que describe, dentro de la TCC, los cambios de escala en las interacciones y permite analizar fenómenos que muestran comportamiento dependientes de las escalas de energía.
Otra técnica muy útil en TCC es la bosonización, que permite describir un sistema de fermiones interactuantes en función de campos bosónicos, que muestran una dinámica más sencilla. Finalmente otro aspecto de la TCC muy relevante actualmente es la llamada teoria conforme de campo, una teoría cuántica de campos invariante bajo transformaciones conformes, con aplicaciones muy destacadas en la mecánica estadistica de las transiciones de fase, asi como en la teoria de cuerdas o la gravedad cuántica.
