Vad är kvantelektrodynamik (QED)?

kvantelektrodynamik (QED) är kvantfältteorin som förklarar hur elektriskt laddade partiklar interagerar med varandra genom utbyte av fotoner (ljus "kvant" eller små ljuspaket). Fotoner, och därför interaktioner i en QED, sprids med ljusets hastighet. QED kallas en mätteori, med ett matematiskt specificerat mätfält som representerar den elektromagnetiska kraften. Teorin förklarar också magnetism, eftersom magnetism och elektricitet är två manifestationer av samma underliggande kraft, elektromagnetism.

Teorin om QED är en av de mest väl verifierade teorierna på jorden, ibland ger exakta resultat till tio decimaler, och var den första kvantfältteorin som kallas konsekvent och fullständig. En förutsägelse som gjorts av QED visade sig vara korrekt upp till .0038 delar per miljon, förmodligen den mest exakta och exakta fysiska förutsägelsen som någonsin gjorts. Beräkna korrekta lösningar på beteendet hos system med interagerande delar eller störreElektronorbitaler blir exponentiellt svårare när antalet komponenter ökar, med vissa beräkningar som bokstavligen kräver decennier av arbete för att beräkna och verifiera.

av de fyra naturkrafterna - elektromagnetism, svag kärnkraft, stark kärnkraft och gravitation - elektromagnetism är förmodligen det enklaste för att förklara rigoröst, även om det förklarar det helt hundratals, de deciles -arbetet. Teorin utvecklades för tillfredsställelse i slutet av fyrtiotalet, tack vare det oberoende arbetet med Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger och Richard Feynman. De fick Nobelpriset 1965 i fysik för sin ansträngning.

Om elektromagnetism var den enda naturkraften som verkade i universum, skulle QED ge en fullständig redogörelse för dess exakta natur. Det är emellertid inte, och sökningen fortsätter efter en kvantfältteori som integrerar alla fyra krafter. I alla fallE, att lösa ekvationer i QED är mycket svårt, svårare än konventionella kvantmekanikproblem, eftersom QED är en generalisering av kvantmekanik till särskild relativitet. De bilder som är mest kända med QED är Richard Feynmans Feynman -diagram , som använder raka och snygga linjer för att analysera de olika sätten på vilka partiklar byter fotoner för att interagera fysiskt.

Teorin om QED producerar fortfarande matematiska oändligheter i vissa sammanhang, och även om många av dessa problem har lösts kvarstår de på en viss nivå. ad hoc Renormaliseringsalgoritmer har utvecklats för att jämna över dessa teoretiska brister. Dessa oändligheter tyder på att QED inte på något sätt är en slutlig teori, vilket lämnar framtiden öppen för upptäckten av en mer exakt teori, en som ser elektromagnetism i samband med de andra tre naturkrafterna.