Wat is kwantumelektrodynamica (QED)?
Kwantumelektrodynamica (QED) is de kwantumveldtheorie die uitlegt hoe elektrisch geladen deeltjes met elkaar inwerken door de uitwisseling van fotonen (lichte "kwanta" of kleine lichtpakketten). Fotonen, en dus interacties in een Qed, verspreiden zich met de snelheid van het licht. QED wordt een metermetheorie genoemd, met een wiskundig gespecificeerd gauge veld dat de elektromagnetische kracht vertegenwoordigt. De theorie verklaart ook magnetisme, omdat magnetisme en elektriciteit twee manifestaties zijn van dezelfde onderliggende kracht, elektromagnetisme.
De theorie van Qed is een van de meest goed geverifieerde theorieën op aarde, soms met precieze resultaten aan tien decimale plaatsen, en was het eerste kwantumveldtheorie dat consistent en compleet wordt genoemd. Een voorspelling van QED bleek nauwkeurig te zijn tot 0,0038 delen per miljoen, waarschijnlijk de meest precieze en nauwkeurige fysieke voorspelling ooit gemaakt. Correcte oplossingen berekenen voor het gedrag van systemen met op elkaar inwerkende onderdelen of groterElektronenorbitalen worden exponentieel harder naarmate het aantal componenten toeneemt, met sommige berekeningen die letterlijk tientallen jaren werk vereisen om te berekenen en te verifiëren.
Uit de vier krachten van de natuur - elektromagnetisme - elektromagnetisme, zwakke nucleaire kracht, sterke nucleaire kracht en zwaartekracht - elektromagnetisme is waarschijnlijk het gemakkelijkst te verklaren rigoureus, hoewel het volledig is om te verklaren dat het veel honderden werken. De theorie werd ontwikkeld tot tevredenheid in de late jaren veertig, dankzij het onafhankelijke werk van Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger en Richard Feynman. Ze ontvingen de Nobelprijs voor natuurkunde van 1965 voor hun inspanningen.
Als elektromagnetisme de enige kracht van de natuur in het universum was, zou QED een volledig verslag van de exacte aard van de exacte aard bieden. Dat is het echter niet, en de zoekopdracht gaat door naar een kwantumveldtheorie die alle vier de krachten integreert. BovendienE, het oplossen van vergelijkingen in QED is erg moeilijk, moeilijker dan conventionele problemen met kwantummechanica, omdat QED een generalisatie van kwantummechanica is tot speciale relativiteitstheorie. De beelden die het meest worden geassocieerd met QED zijn Richard Feynman's Feynman -diagrammen , die rechte en squiggly lijnen gebruiken om de verschillende manieren te analyseren waarop deeltjes fotonen uitwisselen om fysiek te interageren.
De theorie van Qed produceert nog steeds wiskundige oneindigheden in bepaalde contexten, en hoewel veel van deze problemen zijn opgelost, blijven ze op een bepaald niveau bestaan. ad hoc renormalisatie -algoritmen zijn ontwikkeld om deze theoretische onvolkomenheden glad te maken. Deze infiniteiten suggereren dat Qed geenszins een laatste theorie is, waardoor de toekomst open blijft voor de ontdekking van een meer accurate theorie, een die elektromagnetisme bekijkt in de context van de andere drie natuurkrachten.