kvanteelektrodynamikken

Kvanteelektrodynamikken (QED) er den kvantefeltteoretiske beskrivelse af interaktionen mellem lys og materie. Den beskriver elektromagnetfeltet som et kvantiseret felt, hvor elektroner og positroner udveksler fotoner, som er kvanta af lyset. Samspillet forenes med særlige relativitet og er baseret på koblingen mellem elektriske ladninger og fotonens rolle som kraftbærer. I QED bygges beregningerne op ved perturbationsteori og Feynman-diagrammer, der giver sandsynligheder for forskellige mulige udvekslinger af fotoner.

QED hviler på U(1) gauge-symmetri og er renormaliserbar; uendeligheder i beregningerne håndteres gennem renormalisering, hvilket gør forudsigelser meningsfulde og i overensstemmelse med målinger.

Historisk blev udviklingen drevet af Richard Feynman, Julian Schwinger og Sin-Itiro Tomonaga i 1940’erne og 1950’erne, og disse resultater blev senere bekræftet med hidtil usete præcisioner.

Beviser og anvendelser: QED leverer nogle af fysikkens mest præcise tests. Elektronens anomaløse magnetiske moment (g-2) og Lamb-skift i hydrogen stemmer i tæt overensstemmelse med forudsigelserne. Casimir-effekten, der følger vacuumets energi, er også observeret eksperimentelt. Anvendelser spænder fra højenergifysik og præcisionsspektroskopi til kvanteoptik og teknologier som lasere og kvantekommunikation.

Grundprincipperne inkluderer U(1) gauge-symmetri og fotoners rolle som elektromagnetens bærere. QED er en af de mest succesfulde og veldokumenterede teorier i moderne fysik.