kvanttielektrodynamiikka

Kvanttielektrodynamiikka, usein lyhennettynä QED, on kvanttikenttäteoria, joka kuvaa sähkömagneettista vuorovaikutusta. Se on yksi tarkimmista ja menestyneimmistä fysiikan teorioista, ja se selittää, kuinka valo ja aine ovat vuorovaikutuksessa. QED:n kehityksen aloitti Paul Dirac 1920-luvulla, ja sen täydellistivät Richard Feynman, Julian Schwinger ja Sin-Itiro Tomonaga 1940-luvulla.

Teoria perustuu ajatukseen, että sähkömagneettinen vuorovaikutus välittyy fotoneina tunnettujen hiukkasten vaihdon kautta. Varautuneet hiukkaset, kuten elektronit ja positronit, vuorovaikuttavat lähettämällä ja vastaanottamalla fotoneja. Tämä prosessi on kvantittunut, eli se tapahtuu diskreetteinä energiamäärinä. QED mahdollistaa erittäin tarkkojen ennusteiden tekemisen sähkömagneettisiin ilmiöihin liittyvistä suureista, kuten elektronin magneettisesta momentista ja Lambin siirtymästä atomien energiatasoissa. Nämä ennusteet ovat yhdenmukaisia kokeellisten havaintojen kanssa hämmästyttävän tarkasti.

QED on myös pohjana monimutkaisemmille teorioille, kuten kvanttiväridynamiikalle (QCD), joka kuvaa vahvaa ydinvuorovaikutusta, ja sähköheikolle teorialle, joka yhdistää sähkömagneettisen ja heikon ydinvuorovaikutuksen. QED:n menestys on ollut merkittävä askel modernin fysiikan kehityksessä ja se on edelleen aktiivisen tutkimuksen kohde.