kvanttiväliteoria

Kvanttiväliteoria, tunnetaan myös nimellä kvanttikenttäteoria (englanniksi quantum field theory, QFT), on teoreettinen kehys, joka yhdistää kvanttimekaniikan ja erityisen suhteellisuusteorian. Se kuvaa alkeishiukkasia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia. Kvanttiväliteoriassa hiukkasia ei nähdä pisteinä, vaan pikemminkin kenttien värähtelyinä tai virittyneinä tiloina.

Keskeinen ajatus kvanttiväliteoriassa on kenttäkvantti. Jokaisella hiukkaslajilla, kuten elektroneilla tai fotoneilla, on oma kvanttikenttänsä, joka läpäisee koko avaruuden. Hiukkaset ovat näiden kenttien kvantittuneita tiloja. Vuorovaikutukset eri hiukkasten välillä selitetään vaihtamalla välittäjähiukkasia, jotka ovat myös kenttien kvantteja. Esimerkiksi sähkömagneettinen vuorovaikutus välittyy fotonien avulla.

Kvanttiväliteoria on mahdollistanut monien fysiikan ilmiöiden tarkan kuvaamisen ja ennustamisen. Se on menestyksekkäästi kuvannut sähkömagneettisen, heikon ja vahvan vuorovaikutuksen. Standardimalli, joka kuvaa kaikkia tunnettuja alkeishiukkasia ja kolmea perusvuorovaikutusta (paitsi gravitaatiota), perustuu vahvasti kvanttiväliteoriaan. Vaikka kvanttiväliteoria on erittäin onnistunut, sen yhdistäminen yleiseen suhteellisuusteoriaan eli gravitaation kvanttiteoriaan on edelleen yksi fysiikan suurimmista avoimista kysymyksistä.