O que é a eletrodinâmica quântica (QED)?

Eletrodinâmica quântica (QED) é a teoria do campo quântico que explica como as partículas carregadas eletricamente interagem entre si através da troca de fótons (luz "quanta" ou pequenos pacotes de luz). Fótons e, portanto, interações em um QED, propagam na velocidade da luz. O QED é referido como uma teoria do medidor, com um campo de medidores especificado matematicamente representando a força eletromagnética. A teoria também explica o magnetismo, pois o magnetismo e a eletricidade são duas manifestações da mesma força subjacente, eletromagnetismo. Uma previsão feita pelo QED foi precisa de até 0,0038 partes por milhão, provavelmente a previsão física mais precisa e precisa já feita. Computando soluções corretas para o comportamento de sistemas com peças em interação ou maioresOs orbitais eletrônicos ficam exponencialmente mais difíceis à medida que o número de componentes aumenta, com alguns cálculos exigindo literalmente décadas de trabalho para calcular e verificar. A teoria foi desenvolvida para satisfação no final dos anos quarenta, graças à obra independente de Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger e Richard Feynman. Eles receberam o Prêmio Nobel de 1965 em física por seus esforços.

Se o eletromagnetismo fosse a única força da natureza operando no universo, o QED ofereceria uma conta completa de sua natureza exata. No entanto, não é, e a pesquisa continua por uma teoria quântica de campo que integra todas as quatro forças. Além dissoE, resolver equações no QED é muito difícil, mais difícil do que os problemas convencionais da mecânica quântica, pois o QED é uma generalização da mecânica quântica para a relatividade especial. As imagens mais famosas associadas ao QED são os diagramas de Richard Feynman feynman , que usam linhas retas e rabiscadas para analisar as diferentes maneiras pelas quais as partículas trocam fótons para interagir fisicamente.

A teoria do QED ainda produz infinidade matemática em certos contextos e, embora muitos desses problemas tenham sido resolvidos, eles persistem em um determinado nível. Os algoritmos de renormalização ad hoc foram desenvolvidos para suavizar essas imperfeições teóricas. Esses infinitos sugerem que o QED não é de forma alguma uma teoria final, deixando o futuro aberto à descoberta de uma teoria mais precisa, que vê o eletromagnetismo no contexto das outras três forças da natureza.