Quantenelektrodynamik

Dieser Text beschreibt Quantenelektrodynamik.

Die Quantenelektrodynamik (QED) ist in dem Rahmen der Quantenphysik die quantenfeldtheoretische Beschreibung des Elektromagnetismus.

Die QED gibt eine Beschreibung aller Phänomene, die von geladenen Punktteilchen , wie Elektronen oder Positronen und von Lichtteilchen (Photonen) verursacht werden. Sie enthält damit die klassische Elektrodynamik in dem Grenzfall großer Felder. Von tieferem Interesse ist allerdings die Anwendung in mikroskopischen Objekten, wo sie etwa Quantenphänomene wie die Struktur von Atomen und Molekülen erklärt. Daneben umfasst sie Vorgänge der Hochenergiephysik, wie die Erzeugung von Teilchen durch ein elektromagnetisches Feld. Eines ihrer besten Ergebnisse ist die Berechnung des anormalen magnetischen Moments des Elektrons, die auf 11 Dezimalstellen mit dem experimentell bestimmten Wert übereinstimmt. Damit ist die QED heute die am genauesten experimentell überprüfte Theorie.

QED war die erste Quantenfeldtheorie bei der die Schwierigkeiten einer konsistenten quantentheoretischen Beschreibung von Feldern und die Erzeugung und Auslöschung von Teilchen befriedigend gelöst wurden. Sie wurde in den 1940er Jahren entwickelt und 1965 mit der Verleihung des Nobelpreises für Physik an Richard P. Feynman, Julian Schwinger und Shinichiro Tomonaga gewürdigt.

Als eine relativistische Eichtheorie in 4 Raum-Zeit-Dimensionen wird die QED durch ihre Lagrangedichte definiert.

Hier stellen die and die adjungierten die Felder dar, welche die elektrisch geladenen Fermionen (Elektronen, Quarks) und ihre Antiteilchen beschreiben; technisch gesehen handelt es sich bei diesen Feldern um Diracspinoren . ist die kovariante Ableitung mit e (der Elementarladung) als Kopplung. A_μ ist das Vektorpotential des elektromagnetischen Feldes und ist der elektromagnetische Feldstärketensor .

Siehe auch: Dirac-Theorie, Quantenmechanik, Grundkräfte der Physik