Điện động lực học lượng tử (QED) là gì?

Điện động lực học lượng tử (QED) là lý thuyết trường lượng tử giải thích cách các hạt tích điện tương tác với nhau thông qua việc trao đổi photon (lượng tử ánh sáng hoặc các gói ánh sáng nhỏ).Photon, và do đó tương tác trong một QED, lan truyền với tốc độ ánh sáng.QED được gọi là lý thuyết đo, với trường đo được chỉ định về mặt toán học đại diện cho lực điện từ.Lý thuyết cũng giải thích từ tính, vì từ tính và điện là hai biểu hiện của cùng một lực cơ bản, điện từ.Lý thuyết trường lượng tử đầu tiên được gọi là nhất quán và đầy đủ.Một dự đoán được đưa ra bởi QED đã được tìm thấy là chính xác lên tới 0,0038 phần triệu, có lẽ là dự đoán vật lý chính xác và chính xác nhất từng được đưa ra.Tính toán các giải pháp chính xác cho hành vi của các hệ thống với các bộ phận tương tác hoặc các quỹ đạo electron lớn hơn trở nên khó khăn hơn theo cấp số nhân khi số lượng thành phần tăng lên, với một số tính toán đòi hỏi hàng thập kỷ theo nghĩa đen để tính toán và xác minh. Trong số bốn lực lượng tự nhiên mdash;Điện từ, lực lượng hạt nhân yếu, lực lượng hạt nhân mạnh và trọng lực mdash;Điện từ có lẽ là dễ dàng nhất để giải thích nghiêm ngặt, mặc dù giải thích nó hoàn toàn mất hàng trăm nhà khoa học hàng thập kỷ.Lý thuyết được phát triển để hài lòng vào cuối những năm bốn mươi, nhờ vào công việc độc lập của Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger và Richard Feynman.Họ đã nhận được giải thưởng Nobel về vật lý năm 1965 vì nỗ lực của họ.

Nếu điện từ là lực lượng duy nhất của tự nhiên hoạt động trong vũ trụ, QED sẽ cung cấp một tài khoản hoàn chỉnh về bản chất chính xác của nó.Tuy nhiên, đó không phải là, và tìm kiếm tiếp tục cho một lý thuyết trường lượng tử tích hợp tất cả bốn lực.Hơn nữa, việc giải các phương trình trong QED là rất khó khăn, khó khăn hơn so với các vấn đề cơ học lượng tử thông thường, vì QED là một khái quát của cơ học lượng tử để tương đối đặc biệt.Các hình ảnh nổi tiếng nhất với QED là Richard Feynmans

Sơ đồ Feynman, sử dụng các đường thẳng và squiggly để phân tích các cách khác nhau trong đó các hạt trao đổi photon để tương tác về mặt vật lý.Trong khi nhiều vấn đề trong số này đã được giải quyết, chúng vẫn tồn tại ở một mức độ nhất định.

ad hoc thuật toán tái chuẩn hóa đã được phát triển để làm mịn các sự không hoàn hảo về mặt lý thuyết này.Những điều này cho thấy rằng QED không phải là một lý thuyết cuối cùng, để lại tương lai mở ra cho việc phát hiện ra một lý thuyết chính xác hơn, một lý thuyết xem xét điện từ trong bối cảnh của ba lực lượng khác của tự nhiên.