kvanttikenttäteoriassa

Kvanttikenttäteoria on teoreettinen kehys, joka yhdistää kvanttimekaniikan ja erityisen suhteellisuusteorian kuvatakseen alkeishiukkasia ja niiden vuorovaikutuksia. Se perustuu ajatukseen, että maailmankaikkeus koostuu kentistä, jotka täyttävät koko avaruuden, ja että hiukkaset ovat näiden kenttien kvantittuneita värähtelyitä.

Jokaisella alkeishiukkasella, kuten elektroneilla tai fotoneilla, on oma vastaava kenttänsä. Kun tämä kenttä saa riittävästi energiaa, se voi muodostaa hiukkasen. Hiukkasten väliset vuorovaikutukset puolestaan selitetään kenttien vaihdolla. Esimerkiksi sähkömagneettinen vuorovaikutus tapahtuu fotoneiden, sähkömagneettisen kentän kvanttien, välityksellä.

Kvanttikenttäteoria on ollut erittäin menestyksekäs kuvaamaan monia fysiikan ilmiöitä, ja se muodostaa perustan hiukkasfysiikan standardimallille. Standardimalli kuvaa kaikkia tunnettuja alkeishiukkasia ja niiden välisiä perusvuorovaikutuksia (vahva ydinvoima, heikko ydinvoima ja sähkömagnetismi) lukuun ottamatta gravitaatiota. Vaikka kvanttikenttäteoria on hyvin tarkka monissa ennusteissaan, sen yhdistäminen yleiseen suhteellisuusteoriaan eli gravitaation kvantittamiseen on edelleen aktiivinen tutkimusalue. Eri lähestymistapoja, kuten säieteoriaa ja silmukkakvanttigravitaatiota, tutkitaan tämän haasteen ratkaisemiseksi.