量子场理论

量子场理论,身体的物理原理结合的元素量子力学与相对论解释的行为亚原子粒子通过各种各样的力场和他们的相互作用。现代的两个例子量子场理论是量子电动力学,描述带电粒子之间的相互作用电磁力,量子色动力学,代表的相互作用夸克和强大的力量。为了占粒子物理现象,比如高能碰撞亚原子粒子可能被创造或毁灭,量子场理论也发现应用程序的其他分支物理。

的原型量子场理论量子电动力学(QED),它提供了一个全面的数学框架,用于预测和理解的影响电磁在带电的物质能源的水平。电力和磁力被认为是起源于交换粒子的发射和吸收光子。这些可以表示为干扰电磁场,就像涟漪湖是水的干扰。在合适的条件下,光子可能成为完全自由带电粒子;然后检测光和其他形式的电磁辐射。同样,粒子等电子本身视为干扰自己的量子化的字段。数值预测基于QED同意实验数据,在某些情况下在1000万年的一个部分。

有一个广泛的信念在其他部队在自然科学的物理学家弱力负责放射性β衰变;强大的力量,结合在一起成分的原子核;也许也引力可以被描述为类似于量子理论。这些学说是统称为计理论。每个部队都由其自己的一组交换粒子,和军队之间的差异反映在这些粒子的性质。例如,电磁和引力远距离操作,和他们交换粒子被充分研究过的光子和还没有被探测到的引力子,没有浓重的质量。

相比之下,强和弱的力量只能在距离短于一个原子核的大小。量子色动力学现代量子(量子色)场理论描述之间的强相互作用的影响夸克预计,交换粒子的存在胶子,也无质量QED而发生的相互作用,本质上限制夸克粒子等质子和中子。弱力是由大量粒子交换W和Z粒子——因此,限制在一个极短的范围内,大约有1%的一个典型的原子核的直径。

当前的理论的理解基本相互作用物质是基于量子场理论的这些力量。研究仍在继续,然而,发展一个统一场理论那包括所有的部队。在这样一个统一的理论,所有的部队将有共同的起源和相关的数学对称。最简单的结果将是,所有的部队将有相同的属性,称为自发的机制对称打破将占观察到的差异。统一的电磁理论和弱力,电弱理论已经开发并已收到相当大的实验支持。很可能这个理论可以扩展到包括强大的力量。还存在理论,包括重力,但这些更投机。