veldinteracties

Veldinteracties verwijzen in het algemeen naar het beïnvloeden van en tussen velden in natuurkunde en verwante vakgebieden. Velden zijn ruimtelijk verspreide grootheden die fysische eigenschappen zoals energie en impuls dragen. Wanneer twee of meer velden elkaar beïnvloeden, spreken wetenschappers van veldinteracties; die interacties leveren krachten en dynamiek aan systemen.

In fundamentele deeltjesfysica worden velden beschreven door veldtheorieën. Het elektromagnetische veld interageert met ladingen via fotonen; de sterke en zwakke kernkrachten worden uitgewisseld door gluonen en W- en Z-bosonen; de zwaartekracht wordt in klassieke theorie en in de kwantumtheorie beschreven via gravitatietheorieën. De standaardenkoppelingen worden gekwantificeerd door couplingconstanten in gauge-theorieën met onderliggende symmetrieën. Veldinteracties worden zo gekarakteriseerd als krachten die worden overgedragen door mediatordeeltjes en verlopen volgens de regels van de bijbehorende symmetrieën en conservatiewetten.

Naast fundamentele krachten komen veldinteracties voor in materialen en macromodellen. Voorbeelden zijn magneto-elektrische coupling, spin-phonon interacties en optische velden die materie beïnvloeden. Licht-materie interacties laten zich modelleren met Maxwell-achtige beschrijvingen of kwantumveldentheorieën, waarbij velden elkaar koppelen via interactietermen in een Lagrangiaan of Hamiltoniaan.

Methoden omvatten zowel theoretische beschrijving met klassieke en kwantumveldentheorie, als numerieke simulaties zoals lattice gauge theory; experimentele benaderingen omvatten spectroscopie, verstrooiing, interferometrie en metingen van verschijnselen als het Zeeman-effect en Rabi-oscillaties. In onderzoek wordt vaak gezocht naar emergente veldinteracties en effectieve veldtheorieën op lagere energieschalen.

De term veldinteracties is breed en contextafhankelijk; in disciplines variëren de gebruikte velden van elektromagnetische tot gravitatie- en orderparametervelden. Begrippen als veldkoppelingen, mediatordeeltjes en coupling-constanten helpen bij de beschrijving.