Kvanttikenttäteoriasta

Kvanttikenttäteoria on teoreettinen kehys, joka yhdistää kvanttimekaniikan ja erityisen suhteellisuusteorian kuvatakseen alkeishiukkasia ja niiden vuorovaikutuksia. Teorian perusajatuksena on, että todellisuuden perusrakennuspalikoita eivät ole hiukkaset vaan kentät, jotka täyttävät koko avaruuden ja ajan. Hiukkaset, kuten elektronit ja fotonit, nähdään näiden kenttien kvantittuneina värähtelyinä tai energiapaketteina.

Kvanttikenttäteorian keskeinen käsite on kentän kvantittuminen. Tämä tarkoittaa, että kentän energiataso voi muuttua vain tiettyinä diskreetteinä arvoina, kvantteina. Nämä kvantit ovat havaittavia hiukkasia. Vuorovaikutukset hiukkasten välillä kuvataan kenttien avulla, jotka välittävät voimia. Esimerkiksi sähkömagneettinen vuorovaikutus välittyy fotonien avulla, jotka ovat sähkömagneettisen kentän kvantteja.

Teoria mahdollistaa hiukkasten synnyn ja häviämisen, mikä on välttämätöntä kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian yhdistämiseksi. Kvanttikenttäteoriat ovat olleet menestyksekkäitä kuvaamaan useita luonnon perusvoimia ja hiukkasia. Tunnetuin esimerkki on kvanttisähködynamiikka (QED), joka kuvaa sähkömagneettisia ilmiöitä erittäin tarkasti. Standardimalli, joka kuvaa vahvaa ja heikkoa ydinvuorovaikutusta sekä sähkömagneettista vuorovaikutusta ja kaikkia tunnettuja alkeishiukkasia, on myös kvanttikenttäteorian sovellus. Vaikka kvanttikenttäteoriat ovat erittäin menestyksekkäitä, ne eivät vielä onnistu yhdistämään painovoimaa muihin perusvuorovaikutuksiin.