Kvanttikenttäteorioiden

Kvanttikenttäteoria, suomeksi kvanttikenttäteoriat, on teoreettisen fysiikan kehys, joka yhdistää kvanttimekaniikan ja erityisen suhteellisuusteorian. Se kuvaa alkeishiukkasia kenttien värähtelyinä. Sen sijaan, että ajateltaisiin hiukkasia itsenäisinä pisteinä, kvanttikenttäteoriassa jokainen hiukkastyyppi, kuten elektronit tai fotonit, vastaa omaa kenttää, joka täyttää koko avaruuden.

Näiden kenttien kvantittuminen tarkoittaa, että niiden energia voi esiintyä vain diskreetteinä paketteina, joita kutsumme hiukkasiksi. Hiukkaset voivat syntyä ja tuhoutua näiden kenttien vuorovaikutusten seurauksena. Esimerkiksi sähkömagneettinen vuorovaikutus kuvataan kvanttisähködynamiikassa (QED) fotonikentän ja elektronien kentän välisenä vuorovaikutuksena.

Kvanttikenttäteoriat ovat perusta nykyiselle hiukkasfysiikan standardimallille, joka kuvaa tunnettuja alkeishiukkasia ja niiden välisiä perusvuorovaikutuksia (vahva vuorovaikutus, heikko vuorovaikutus ja sähkömagneettinen vuorovaikutus). Painovoiman sisällyttäminen kvanttikenttäteorian kehykseen on kuitenkin edelleen merkittävä avoin kysymys, ja yleinen suhteellisuusteoria on tällä hetkellä kuvaamatta kvanttitasolla. Kvanttikenttäteorioiden matemaattinen rakenne sallii usein äärettömyyksien syntymisen laskuissa, mikä vaatii erityisiä menetelmiä, kuten renormalisaatiota, tulosten saamiseksi.