양자 전기 역학 (QED)이란 무엇입니까?

양자 전기 역학 (Quantum Electrodynamics, QED)은 전기적으로 하전 된 입자가 광자 교환 (light "quanta"또는 적은 빛의 패킷)을 통해 서로 상호 작용하는 방법을 설명하는 양자 장 이론입니다. QED에서의 광자 및 상호 작용은 빛의 속도로 전파됩니다. QED는 전자기력을 나타내는 수학적으로 지정된 게이지 필드와 함께 게이지 이론이라고합니다. 이 이론은 자기와 전기가 동일한 기본 힘, 전자기의 두 가지 징후이기 때문에 자기를 설명합니다.

QED의 이론은 지구상에서 가장 잘 검증 된 이론 중 하나이며 때로는 10 개의 소수점 이하 자릿수에 정확한 결과를 제공하며 일관되고 완전하다고하는 최초의 양자 장 이론입니다. QED에 의해 만들어진 하나의 예측은 백만 분의 일까지 백만 개까지 정확하며, 아마도 가장 정확하고 정확한 물리적 예측 일 것입니다. 상호 작용하는 부품 또는 더 큰 전자 궤도를 가진 시스템의 동작에 대한 올바른 솔루션을 계산하려면 구성 요소의 수가 증가함에 따라 기하 급수적으로 어려워지며, 일부 계산에는 문자 그대로 계산 및 확인하는 데 수십 년의 작업이 필요합니다.

전자기, 약한 핵력, 강한 핵력 및 중력의 네 가지 자연력 중에서 전자기학은 수백 명의 과학자들이 수십 년의 연구를 완전히 수행 했음에도 불구하고 엄격하게 설명하기가 가장 쉬운 방법 일 것입니다. 이 이론은 Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger 및 Richard Feynman의 독립적 인 연구 덕분에 40 년대 후반에 만족하도록 개발되었습니다. 그들은 1965 년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

전자기장이 우주에서 작동하는 유일한 자연의 힘이라면, QED는 정확한 성질에 대한 완전한 설명을 제공 할 것입니다. 그러나 그렇지는 않으며, 4 가지 힘을 모두 통합하는 양자 장 이론에 대한 탐색은 계속되고 있습니다. 또한 QED는 양자 역학을 특수 상대성 이론으로 일반화하기 때문에 QED에서 방정식을 풀기가 매우 어렵고 기존의 양자 역학 문제보다 어렵습니다. QED와 가장 관련이있는 이미지는 입자가 광자를 교환하여 물리적으로 상호 작용하는 다양한 방법을 분석하기 위해 직선과 구불 구불 한 선을 사용하는 Richard Feynman의 Feynman 다이어그램 입니다.

QED의 이론은 여전히 ​​특정 상황에서 수학적 무한 성을 생성하며, 이러한 많은 문제가 해결되었지만 특정 수준에서 지속됩니다. 이러한 이론적 결함을 완화하기 위해 임시 재 정규화 알고리즘이 개발되었다. 이러한 무한대는 QED가 결코 최종 이론이 아니며 미래를보다 정확한 이론의 발견에 열어두고, 다른 세 가지 세력의 맥락에서 전자기학을 바라 보는 이론을 제시합니다.