# Kvantna elektrodinamika

Intrakcije u kvantnoj elektrodinamici se često prikazuju shematski Fajnmanovim dijagramima
**Kvantna elektrodinamika** (ili kraće **QED** od engleskog naziva *Quantum electrodynamics*) fizikalna je teorija koja daje relativistički kvantnomehanički opis elektromagnetizma.

Intrakcije u kvantnoj elektrodinamici se često prikazuju shematski Fajnmanovim dijagramima
Kvantna elektrodinamika je matematički složena teorija koja opisuje interakciju svetlosti (fotona) i materije (pre svega elektrona, ali i svih drugih naelektrisanih čestica koje imaju spin 1/2, kao što su mioni). Kvantna elektrodinamika se definiše kao *relativistička kvantna teorija polja elektrodinamike*. Kvantna elektrodinamika je kompatibilna sa specijalnom teorijom relativnosti i opisuje sve fenomene osim fenomena povezanih sa opštom teorijom relativnosti i radioaktivnim raspadima.

## Razvoj

U prvoj polovini 20. veka, fizičari su se trudili da pomire Maksvelovu elektrodinamiku sa novinama koje su donele kvantna teorija i specijalna teorija relativnosti. Pol Dirak, Verner Hajzenberg i Volfgang Pauli su dali značajne doprinose razvoju matematičkog aparata kvantne elektrodinamike u godinama uoči Drugog svetskog rata. Prvu formulaciju kvantne teorije koja opisuje radijaciju i interakciju materije je proizveo britanski naučnik Pol Dirak, koji je tokom 1920-ih uspeo da izračuna koeficijent spontane emisije atoma. Dirak je opisao kvantizaciju elektromagnetskog polja kao ansambl harmonijskih oscilatora putem uvođenja koncepta operatora stvaranja i uništenja čestica. U narednim godinama, uz doprinose Volfganga Paulija, Judžina Vignera, Paskala Jordana, Vernera Hajzenberga i elegantnu formulaciju kvantne elektrodinamike Enrika Fermija, fizičari su počeli da veruju da će u principu biti moguće da se sprovedu proračuni za bilo koji fizički proces u kome učestvuju fotoni i naelektrisane čestice.

Međutim, dalje studije Feliksa Bloha sa Arnoldom Nordsikom, i Viktorom Vajskopfom, u 1937. i 1939. godini, pokazale su da su takvi proračuni pouzdani jedino za perturbacionu teoriju prvog reda, što je problem na koji je već bio ukazao Robert Openhajmer. Pri višim redovima u seriji su se pojavile beskonačnosti, koje su takve proračune činile besmislenim i bacale ozbiljne sumnje na unutrašnju konzistentnost same teorije. U odsustvu rešenja tog problema u to vreme, izgledalo je da postoji fundamentalna inkompatibilnost između specijalne relativnosti i kvantne mehanike. Nakon uvođenja procesa renormalizacije, kojim se ove beskonačne veličine eliminišu, kao i drugih doprinosa naučnika poput Ričarda Fajnmana, Julijana Švingera i Šiničira Tomonage, kvantna elektrodinamika je postala daleko pouzdanija.

Kvantna elektrodinamika je posebno bila revolucionarna u teorijskoj fizici zahvaljujući metodima koje je koristila – umesto mehanicističkog pristupa računaju se odgovarajuće verovatnoće kombinovane sa kvantnim osobinama subatomskih čestica. Nakon otkrića kvarkova, gluona i drugih subatomskih čestica, kvantna elektrodinamika je postala izuzetno značajna u opisu strukture, osobina i reakcija među ovim česticama, što ju je na kraju učinilo jednom od najtačnijih, najpreciznijih i najbolje testiranih fizičkih teorija.

## Virtuelni fotoni

Kvantna elektrodinamika opisuje interakciju između naelektrisanih čestica kao razmenu virtuelnih fotona. Kako naelektrisana čestica emituje ili apsorbuje virtuelne fotone, tako menja svoju brzinu (pravac, smer i/ili intenzitet). Virtuelne fotone (kao i druge virtuelne čestice) nije moguće direktno ispitivati, već se oni analiziraju samo preko svojih efekata. Virtuelni fotoni su, svakako, najbolje opisani odgovarajućim matematičkim alatom.

## Fajnmanovi dijagrami

Odbijanje dva elektrona prikazano Fajnmanovim dijagramom

Fajnmanovi dijagrami su pomoćno sredstvo kojim se predstavljaju interakcije u kvantnoj elektrodinamici u prostoru i vremenu. Po pravilu, vreme je prikazano na apscisi, i teče sa leve ka desnoj strani dijagrama. Na ordinati se shematski prikazuje kretanje čestica. U svakom čvoru važe zakoni očuvanja energije i momenta impulsa.

## Povezano

* Kvantna teorija polja
* Pol Dirak
* Hans Bete
* Ričard Fajnman

## Reference

## Literatura

* Maggiore, Michele ((`en`)). *Basics of Quantum Electrodynamics* (4 izd.). Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-19-852073-3.
* ((`en`)) *A Modern Introduction to Quantum Field Theory* (4 izd.). Chippenham: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-852073-3.
* K. Lee Lerner, Brenda Wilmoth Lerner, ur ((`en`)). *The Gale Encyclopaedia of Science* (4 izd.). Farmington Hills: The Gale Group. ISBN 978-1-4144-2877-2.
* De Broglie, Louis (1925). *Recherches sur la theorie des quanta [Research on quantum theory]*. France: Wiley-Interscience.
* Feynman, Richard Phillips (1998). *Quantum Electrodynamics* (New izd.). Westview Press. ISBN 978-0-201-36075-2.
* Jauch, J.M.; Rohrlich, F. (1980). *The Theory of Photons and Electrons*. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-07295-1.
* Greiner, Walter; Bromley, D.A.; Müller, Berndt (2000). *Gauge Theory of Weak Interactions*. Springer. ISBN 978-3-540-67672-0.
* Kane, Gordon, L. (1993). *Modern Elementary Particle Physics*. Westview Press. ISBN 978-0-201-62460-1.
* Miller, Arthur I. (1995). *Early Quantum Electrodynamics: A Sourcebook*. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-56891-3.
* Milonni, Peter W. (1994). *The Quantum Vacuum: An Introduction to Quantum Electrodynamics*. Boston: Academic Press. ISBN 978-0-12-498080-8. LCCN 93029780. OCLC 422797902.
* Schweber, Silvan S. (1994). *QED and the Men Who Made It*. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-03327-3.
* Schwinger, Julian (1958). *Selected Papers on Quantum Electrodynamics*. Dover Publications. ISBN 978-0-486-60444-2.
* Tannoudji-Cohen, Claude; Dupont-Roc, Jacques; Grynberg, Gilbert (1997). *Photons and Atoms: Introduction to Quantum Electrodynamics*. Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-18433-1.
* Dudley, J.M.; Kwan, A.M. (1996). „Richard Feynman's popular lectures on quantum electrodynamics: The 1979 Robb Lectures at Auckland University”. *American Journal of Physics* **64** (6): 694-98. Bibcode 1996AmJPh..64..694D. DOI:10.1119/1.18234.

## Vanjske veze

* Feynman's Nobel Prize lecture describing the evolution of QED and his role in it
* Feynman's New Zealand lectures on QED for non-physicists
* Animations demonstrating QED

Šablon:Kvantna elektrodinamika