Wat is kwantumelektrodynamica (QED)?
Quantum -elektrodynamica (QED) is de kwantumveldtheorie die uitlegt hoe elektrisch geladen deeltjes met elkaar omgaan 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 decimalen, en wasDe eerste kwantumveldtheorie wordt consistent en volledig 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.Het berekenen van correcte oplossingen voor het gedrag van systemen met op elkaar inwerkende onderdelen of grotere elektronenorbitalen wordt exponentieel moeilijker 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 mdash;Elektromagnetisme, zwakke nucleaire kracht, sterke nucleaire kracht en zwaartekracht mdash;Elektromagnetisme is waarschijnlijk het gemakkelijkst om rigoureus uit te leggen, hoewel het uitleggen van het volledig vele honderden wetenschappers tientallen jaren werk nam.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 de natuurkunde van 1965 voor hun inspanningen.
Als elektromagnetisme de enige kracht van de natuur was die in het universum opereerde, zou QED een volledig verslag van de exacte aard zijn.Het is echter niet, en de zoekopdracht gaat door naar een kwantumveldtheorie die alle vier de krachten integreert.Bovendien is het oplossen van vergelijkingen in Qed 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 Feynmans 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 infiniteiten in bepaalde contexten, enHoewel 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 krachten van de natuur.