量子电动力学

量子电动力学，量子场论的相互作用带电粒子与电磁场．它在数学上不仅描述了光物质之间，还有带电粒子之间。QED是一个相对论理论爱因斯坦的理论特殊的相对论都包含在每个方程中。因为原子和分子的行为本质上主要是电磁的，所有的原子物理学可以被认为是理论的测试实验室。QED的一些最精确的测试是处理亚原子粒子的性质的实验μ介子．的磁矩这种类型的粒子已被证明与该理论一致，有九个有效数字。如此高精度的一致性使得QED成为迄今为止最成功的物理理论之一设计了．

1928年，这位英国物理学家P.A.M.狄拉克他的发现为量子力学奠定了基础波动方程描述了运动和自旋的电子并将两者合并量子力学这个理论狭义相对论．QED理论在20世纪40年代后期得到完善和充分发展理查德·p·费曼，朱利安·s·施温格,Tomonaga Shin 'ichirō，彼此独立。QED基于带电粒子(如电子和正电子)通过发射和吸收相互作用的想法光子即传递电磁力的粒子。这些光子是"虚拟”;也就是说，它们不能以任何方式被看到或探测到，因为它们的存在违反了能量守恒而且动力．的光子交换仅仅是相互作用的“力”，因为相互作用的粒子在释放或吸收光子能量时改变了它们的速度和运动方向。光子也可以是发出在自由状态下，它们可以被观察为光或其他形式的电磁辐射．

两个带电粒子的相互作用发生在一系列越来越复杂的过程中。在最简单的情况下，只涉及一个虚光子;在二阶过程中，有两个;等等。这些过程对应于粒子通过交换虚光子而相互作用的所有可能方式，每一种都可以用所谓的费因曼图．除了提供所考虑的过程的直观图像之外，这种类型的图还精确地规定了如何计算所涉及的变量。每一个亚原子过程在计算上都比前一个更加困难，并且有一个无限进程数。然而，QED理论指出，过程越复杂——也就是说，过程中交换的虚光子数量越多——发生的概率就越小。对于复杂性的每一个级别，流程的贡献都会减少α²在那里α一个无量纲的量叫做精细结构常数，其数值等于(¹/₁₃₇)．因此，在几个级别之后，这种贡献就可以忽略不计了。从更根本的角度来看α作为衡量力量的标准电磁相互作用．它等于^e2/_{4πεo(普朗克)c},在那里e是电子电荷，[普朗克]是普朗克常数除以2π,c是光速,ε_o是自由空间的介电常数。

QED通常被称为微扰理论，因为精细结构常数的小和由此产生的高阶贡献的减小尺寸。这种相对的简单性和QED的成功使它成为其他方法的典范量子场理论。最后，电磁相互作用作为虚粒子交换的图景已经被转移到另一个理论中基本相互作用物质，强大的力量弱力，以及重力。另请参阅规范理论．