Kvantväljateooriate

Kvantväljateooriate on teoreetiline raamistik füüsikas, mis ühendab kvantmehaanika ja erirelatiivsusteooria. See kirjeldab elementaarosakesi kui kvantiseeritud väljade ergastusi. Tavaliste väljadega, nagu elektromagnetväli, võrreldes on kvantväljade käitumist kirjeldatud teistsuguse matemaatilise aparatuuriga.

Peamine idee kvantväljateooriates on, et ruumi ja aja igas punktis on olemas füüsikalised väljad. Nendel väljade elemendid võivad olla nii positiivsed kui ka negatiivsed. Osakesed, nagu elektronid ja footonid, on nende väljade kvantiseeritud seisundid ehk ergastused. Kui väli saab piisavalt energiat, võib see ergastuda ja tekitada osakese.

Kvantväljateooriad on olnud ülimalt edukad paljudes füüsika valdkondades. Standardmudel, mis kirjeldab kõiki tuntud elementaarosakesi ja nende vastastikmõjusid (v.a gravitatsioon), põhineb kvantväljateooriatel. See hõlmab kvantkromodünaamikat (QCD) kvarkide ja gluonide jaoks ning kvantelektrodünaamikat (QED) laetud osakeste ja footonite jaoks.

Kvantväljateooriate uurimine on toonud kaasa sügavama arusaama aine ja energia olemusest. Samuti on see loonud aluse uute osakeste ennustamisele ja eksperimentaalsete tulemuste selgitamisele. Vaatamata edule seisab kvantväljateooriate ühendamine üldrelatiivsusteooriaga, et kirjeldada gravitatsiooni kvanttasandil, endiselt üheks suurimaks väljakutseks teoreetilises füüsikas.