Electrodinamică cuantică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare

Electrodinamica cuantică este teoria electrodinamicii care incorporează teoria relativității. Electrodinamica cuantică a fost dezvoltată de o serie de fizicieni, începând cu sfârșitul anilor 1920. Ea descrie modul în care lumina și materia interacționează. În termeni tehnici, poate fi descrisă ca o teorie a perturbării vidului cuantic electromagnetic.

Istoric[modificare | modificare sursă]

Prima formulare a unei teorii cuantice descriind interacția dintre lumină și substanță se se datorează lui Dirac. Dirac a descris cuantificarea câmpului electromagnetic ca un ansamblu de oscilator armonici cu introducerea conceptului de operatori de creare și anihilare a particulelor. În anii următori, au contribuit Wolfgang Pauli, Eugene Wigner, Pascual Jordan, Werner Heisenberg.

Propagatori Feynman[modificare | modificare sursă]

În cele din urmă, trebuie a se calcula P (A la B) și E (C la D) amplitudinile de probabilitate corespunzătoare pentru foton și, respectiv, electroni. Acestea sunt, în esență soluții ale ecuației lui Dirac, care descrie comportamentul amplitudinii de probabilitate a electronilor și a ecuației Klein-Gordon, care descrie comportarea amplitudinii probabilitate fotonului . Acestea sunt numite propagator Feynman. Transpunerea într-o notație utilizată în mod obișnuit în literatura de specialitate standard este după cum urmează:

Renormalizarea[modificare | modificare sursă]

O problemă a apărut punct de vedere istoric, care a franat progresul timp de douăzeci de ani: deși s-a început cu ipoteza a trei "simple acțiuni de bază, regulile jocului spun că, dacă se doreste a calcula amplitudinea de probabilitate pentru un electron ce se deplaseaza de la A la B noi trebuie să consideretoate modurile posibile: toate schemele posibile Feynman cu aceste puncte terminale Astfel, va exista un mod în care electronul se deplasează la C, emite un foton acolo și apoi l-absorbe din nou la D înainte de a trece la B. Sau ar putea face acest tip de lucru de două ori, sau mai mult. Pe scurt avem o situație de tip fractal în care, dacă ne uităm cu atenție la o linie care se rupe într-o colecție de linii simple, fiecare dintre acestea, în cazul în care se analizeaza indeaproape, sunt la rândul lor, compuse din "simple" linii, și așa mai departe ad infinitum. Aceasta este o situație foarte greu de tratat. Dacă adăugând că detaliile numai lucruri modificate ușor atunci nu ar fi fost prea rău, dar dezastrul a lovit atunci când s-a constatat că simpla corecție menționată mai sus au condus laamplitudini infinite de probabilitate. În timp, această problemă a fost "rezolvată de tehnica de renormalizare. Cu toate acestea, Feynman însuși a rămas nemulțumit de aspect, numindu-l un "proces dippy".[1]

Concluzii[modificare | modificare sursă]

În cadrul de mai sus s-au putut apoi calcula la un grad înalt de precizie unele proprietăți ale electronului, cum ar fi moment de dipol magnetic anomal. Cu toate acestea, astfel cum subliniază Feynman, nu se reușește în totalitate să se explice de ce particulele, cum ar fi electronul au masele pe care le au. "Nu există nici o teorie care explică în mod adecvat aceste numere Noi folosim numerele în toate teoriile noastre, dar nu le înțelegem. - ce sunt, sau de unde provin Cred că că, din punct de vedere fundamental, acest lucru este. o problemă foarte interesantă și gravă "[2]

Formulare matematică[modificare | modificare sursă]

Matematic, electrodinamica cuantică e o teorie de etalonare cu grupul de simetrie SU(1). Lagrangianul pentru un camp de spin-1/2 interactionând cu campul electromagnetic e dat de partea reală

\mathcal{L}=\bar\psi(i\gamma^\mu D_\mu-m)\psi -\frac{1}{4}F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}\;,
unde
 \gamma^\mu \,\! sunt matrice Dirac;
\ \psi a\ câmp bispinoric al particulelor spin-1/2 (e.g. electron-pozitron);
\bar\psi\equiv\psi^\dagger\gamma_0, "psi-bar", adjunctul Dirac;
D_\mu \equiv \partial_\mu+ieA_\mu+ieB_\mu \,\! derivata covariantă de etalonare;
\ e e constanta structurii fine, egală bispinorului sarcinii electrice;
\ A_\mu 4-potentialul covariant al campului electromagnetic generat de electron;
\ B_\mu campul sursei externe;
F_{\mu\nu} = \partial_\mu A_\nu - \partial_\nu A_\mu \,\! tensorul campului electromagnetic.

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ Feynman, Richard (1985). QED: The Strange Theory of Light and Matter. Princeton University Press. p. 128. ISBN 978-0691125756 
  2. ^ QED: Teoria ciudată a luminii și materiei. Princeton University Press. ISBN 978-0691125756 

Legături externe[modificare | modificare sursă]