Co to jest elektrodynamika kwantowa (QED)?

Elektrodynamika kwantowa (QED) to teoria pola kwantowego wyjaśniająca, w jaki sposób naładowane elektrycznie cząstki oddziałują ze sobą poprzez wymianę fotonów (światła 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 przejawami tej samej siły leżącej u podstaw, elektromagnetyzm.

Teoria QED jest jedną z najbardziej dobrze zweryfikowanych teorii na Ziemi, czasem dając dokładne wyniki dziesięciu dziesięcioletnich miejsc i była i była byłaPierwsza teoria pola kwantowego nazywana jest spójna i kompletna.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 prawidłowych rozwiązań zachowania systemów z interakcjami częściami lub większymi orbitalami elektronowymi staje się wykładniczo trudniejsze wraz ze wzrostem liczby komponentów, a niektóre obliczenia wymagają dosłownie dziesięcioleci pracy do obliczenia i weryfikacji.

Z czterech sił natury i MDASH;elektromagnetyzm, słaba siła nuklearna, silna siła jądrowa i grawitacja i mdash;Elektromagnetyzm jest prawdopodobnie najłatwiejszy do rygorystycznego wyjaśnienia, chociaż wyjaśnienie, że w pełni zajęło to setki naukowców dziesięcioleci pracy.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 ich 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.Ponadto rozwiązywanie równań QED jest bardzo trudne, trudniejsze niż konwencjonalne problemy z mechaniką kwantową, ponieważ QED jest uogólnieniem mechaniki kwantowej na specjalną względność.Obrazy najbardziej słynne z QED to Richard Feynmans

Diagramy Feynmana , które wykorzystują proste i squiggly linie do analizy różnych sposobów, w jakie cząsteczki wymieniają fotony fizyczne.

Teoria QED nadal wytwarza matematyczne nieskończoności w niektórych kontekstach, iChociaż wiele z tych problemów zostało rozwiązanych, utrzymują się na pewnym poziomie.

Opracowano algorytmy renormalizacji ad hoc , aby wygładzić te teoretyczne niedoskonałości.Te nieskończoności sugerują, że QED nie jest w żadnym wypadku ostateczną teorią, pozostawiając przyszłość otwarta na odkrycie dokładniejszej teorii, która postrzega elektromagnetyzm w kontekście pozostałych trzech sił natury.