Elektrodinamik kuantum (QED), teori medan kuantum mengenai interaksi zarah bermuatan dengan medan elektromagnetik. Ia menerangkan secara matematik bukan sahaja semua interaksi cahaya dengan jirim tetapi juga zarah-zarah bermuatan antara satu sama lain. QED adalah teori relativistik kerana teori relativiti khas Albert Einstein dibina dalam setiap persamaannya. Kerana tingkah laku atom dan molekul terutamanya bersifat elektromagnetik, semua fizik atom boleh dianggap sebagai makmal ujian untuk teori tersebut. Beberapa ujian QED yang paling tepat adalah eksperimen yang berkaitan dengan sifat zarah subatom yang dikenali sebagai muon. Momen magnetik partikel jenis ini telah terbukti setuju dengan teori itu kepada sembilan digit yang signifikan. Kesepakatan ketepatan tinggi tersebut menjadikan QED salah satu teori fizikal paling berjaya setakat ini.
sinaran elektromagnetik: Elektrodinamik kuantum
Antara fenomena yang paling meyakinkan yang menunjukkan sifat cahaya kuantum adalah berikut. Oleh kerana intensiti cahaya semakin malap
Pada tahun 1928, ahli fizik Inggeris PAM Dirac meletakkan asas bagi QED dengan penemuannya mengenai persamaan gelombang yang menggambarkan pergerakan dan putaran elektron dan menggabungkan mekanik kuantum dan teori relativiti khas. Teori QED disempurnakan dan dikembangkan sepenuhnya pada akhir 1940-an oleh Richard P. Feynman, Julian S. Schwinger, dan Tomonaga Shin'ichirō, secara bebas antara satu sama lain. QED bergantung pada idea bahawa zarah bermuatan (misalnya, elektron dan positron) berinteraksi dengan memancarkan dan menyerap foton, zarah-zarah yang memancarkan daya elektromagnetik. Foton ini "maya"; iaitu, mereka tidak dapat dilihat atau dikesan dengan cara apa pun kerana keberadaannya melanggar penjimatan tenaga dan momentum. Pertukaran foton hanyalah "kekuatan" interaksi, kerana zarah-zarah yang berinteraksi mengubah kelajuan dan arah perjalanan ketika melepaskan atau menyerap tenaga foton. Foton juga dapat dipancarkan dalam keadaan bebas, dalam hal ini dapat dilihat sebagai cahaya atau bentuk radiasi elektromagnetik lain.
Interaksi dua zarah bermuatan berlaku dalam serangkaian proses peningkatan kerumitan. Paling mudah, hanya satu foton maya yang terlibat; dalam proses pesanan kedua, terdapat dua; dan sebagainya. Prosesnya sesuai dengan semua kemungkinan cara di mana zarah-zarah tersebut dapat berinteraksi dengan pertukaran foton maya, dan masing-masing dapat ditunjukkan secara grafik dengan menggunakan gambar rajah Feynman yang disebut. Selain memberikan gambaran intuitif mengenai proses yang sedang dipertimbangkan, gambarajah jenis ini menetapkan dengan tepat bagaimana mengira pemboleh ubah yang terlibat. Setiap proses subatomik menjadi lebih sukar daripada proses sebelumnya, dan terdapat sebilangan besar proses. Teori QED, bagaimanapun, menyatakan bahawa semakin kompleks prosesnya - semakin besar bilangan foton maya yang ditukar dalam proses tersebut - semakin kecil kemungkinannya terjadinya. Bagi setiap tahap kerumitan, sumbangan proses berkurangan dengan jumlah yang diberikan oleh α 2 -Di α adalah kuantiti tanpa dimensi dipanggil mewah struktur yang berterusan, dengan nilai berangka sama dengan (1 / 137). Oleh itu, setelah beberapa tahap sumbangannya tidak dapat dielakkan. Dengan cara yang lebih asas, faktor α berfungsi sebagai ukuran kekuatan interaksi elektromagnetik. Ia sama dengan e 2 / 4πε o [planck] c, di mana e adalah muatan elektron, [planck] adalah pemalar Planck dibahagi dengan 2π, c adalah kelajuan cahaya, dan ε o adalah kebolehmaksaan ruang bebas.
QED sering disebut sebagai teori gangguan kerana kecilnya pemalar struktur halus dan ukuran sumbangan yang lebih rendah. Kesederhanaan relatif dan kejayaan QED menjadikannya model untuk teori bidang kuantum yang lain. Akhirnya, gambaran interaksi elektromagnetik sebagai pertukaran zarah maya telah dibawa ke teori-teori interaksi asas jirim yang lain, daya kuat, daya lemah, dan daya graviti. Lihat juga teori tolok.
