Co to jest elektrodynamika kwantowa (QED)?
Elektrodynamika kwantowa (QED) to teoria pola kwantowego wyjaśniająca, w jaki sposób naładowane cząstki elektrycznie oddziałują ze sobą poprzez wymianę fotonów (światło „kwantowe” lub małe pakiety światła). Fotony, a zatem interakcje w QED, propagują się z prędkością światła. QED jest określany jako teoria miernika, z matematycznie określonym polem miernikiem reprezentującym siłę elektromagnetyczną. Teoria wyjaśnia również magnetyzm, ponieważ magnetyzm i energia elektryczna są dwoma objawami tej samej siły leżącej u podstaw, elektromagnetyzmu.
Teoria QED jest jedną z najbardziej dobrze zweryfikowanych teorii na Ziemi, czasem dając precyzyjne wyniki dziesięciu miejsc po przecinku, a pierwsza teoria pola kwantowego była nazywana konsekwentną i kompletną. Stwierdzono, że jedna prognoza dokonana przez QED jest dokładna do 0,0038 części na milion, prawdopodobnie najdokładniejszą i dokładną prognozę fizyczną, jaką kiedykolwiek dokonano. Obliczanie poprawnych rozwiązań zachowania systemów z interakcją części lub większąOrbitale elektronowe stają się wykładniczo trudniejsze wraz ze wzrostem liczby komponentów, z niektórymi obliczeniami wymagającymi dosłownie dziesięcioleci pracy w celu obliczenia i weryfikacji.
z czterech sił natury - elektromagnetyzmu, słabej siły nuklearnej, silnej siły jądrowej i grawitacji - elektromagnetyzm jest prawdopodobnie najłatwiejszy do wyjaśnienia rygorystycznego wyjaśnienia, chociaż wyjaśniają go wiele setek naukowców. Teoria została opracowana do satysfakcji w późnych latach czterdziestych, dzięki niezależnej pracy Sin-itiro Tomonagi, Juliana Schwingera i Richarda Feynmana. Otrzymali nagrodę Nobla z 1965 r. W dziedzinie fizyki za wysiłek.
Gdyby elektromagnetyzm był jedyną siłą natury działającą we wszechświecie, QED oferowałby pełny opis jego dokładnego charakteru. Jednak nie jest to, a wyszukiwanie kontynuuje teorię pola kwantowego, która integruje wszystkie cztery siły. PonadtoE, rozwiązywanie równań QED jest bardzo trudne, trudniejsze niż konwencjonalne problemy mechaniki kwantowe, ponieważ QED jest uogólnieniem mechaniki kwantowej na specjalną teorię względności. Obrazy najbardziej słynne z QED to diagramy Richarda Feynmana Feynmana , które wykorzystują proste i squiggly linie do analizy różnych sposobów fizycznej cząstek, aby oddziaływać fizycznie.
Teoria QED nadal wytwarza matematyczne nieskończoności w niektórych kontekstach i chociaż wiele z tych problemów zostało rozwiązanych, utrzymują się na pewnym poziomie. Opracowano algorytmy renormalizacji ad hoc w celu wygładzenia tych teoretycznych niedoskonałości. These infinities suggest that QED is not by any means a final theory, leaving the future open to the discovery of a more accurate theory, one which views electromagnetism in the context of the other three forces of nature.