量子电动力学(QED),量子场理论之间的相互作用带电粒子与电磁场。它描述了数学不仅所有光与物质的相互作用,而且彼此的带电粒子。QED是一个相对论的理论爱因斯坦的理论特殊的相对论建立在它的每个方程。因为原子和分子的行为主要是电磁在自然界中,所有的原子物理学可以被认为是一个测试实验室的理论。一些最精确的测试QED的实验处理亚原子粒子的性质称为μ介子。的磁矩这种类型的粒子理论已被证明同意9位有效数字。协议这样的高精度使得QED迄今为止最成功的物理理论。
1928年,英国物理学家P.A.M.狄拉克QED和他的发现奠定了基础波动方程描述的运动和自旋电子和合并量子力学和狭义相对论的理论。量子理论是完善和充分发展在1940年代末理查德·p·费因曼,朱利安·s·施温格,Tomonaga Shin 'ichirō,独立于彼此。QED取决于认为带电粒子(如电子和正电子)通过发射和吸收进行交互光子的粒子传递电磁力。这些光子”虚拟”;也就是说,他们不能看到或发现以任何方式违反了因为他们的存在能量守恒和动力。光子交换只不过是“力”的互动,因为相互作用粒子改变速度和方向的旅行释放或吸收一个光子的能量。发出光子也可以在一个自由的国家,在这种情况下,他们可能会观察到光或其他形式的电磁辐射。
两个带电粒子之间的相互作用发生在一系列越来越复杂的过程。在最简单,只有一个虚拟光子;在一个二阶的过程,有两个;等等。过程对应于所有可能的方式虚拟光子的粒子可以通过交流互动,和每个人都可以通过所谓的图形化表示费因曼图。除了提供一个直观的过程被认为是,这种类型的图规定了如何计算涉及的变量。每个亚原子过程成为计算比以前更加困难,还有无限的过程。QED理论,然而,州,过程越复杂,大数量的虚拟光子交换的过程——小概率发生。每个级别的复杂性、过程的贡献减少由一个给出的数量α2在那里α是一个无量纲的量称为精细结构常数,数值等于(1/137年)。因此,在几个水平的贡献可以忽略不计。在一个更基本的因素α作为电磁相互作用的强度。它等于e2/4πεo(普朗克)c,在那里e是电子电荷,普朗克是吗普朗克常数除以2π,c是光速,εo的介电常数是自由空间。
QED通常被称为一个微扰理论,因为小气的精细结构常数和高阶的合成减少大小的贡献。这个相对简单和QED的成功使它为其他量子场理论模型。最后,电磁相互作用的照片作为交换虚粒子进行其他的理论基本相互作用的事,强力、弱力和重力。另请参阅规范理论。