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Quantenelektrodynamik


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

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

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

Die reine QED in vier Dimensionen n Teilchen ist die Quantenfeldtheorie mit der Lagrangedichte

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

<math> \mathcal{L} = - \frac{1}{4} F_{\mu\nu}
 + \sum_n \bar\psi_n (i \gamma_\mu D^\mu \psi_n . </math>  
Hier stellen die <math>\ \psi_n </math> die adjungierten <math> \bar\psi_n </math> die Felder welche die elektrisch geladenen Fermionen (Elektronen Quarks) und ihre Antiteilchen beschreiben; technisch gesehen handelt es sich diesen Feldern um Diracspinoren. <math> D_\mu = </math> ist die kovariane Ableitung mit e (der Elementarladung ) als Kopplung. <math> A_\mu </math> ist Vektorpotential des elektromagnetischen Feldes und <math> F_{\mu\nu} = \partial_\mu A_\nu \partial_\nu A_\mu </math> ist der elektromagnetische Feldstärketensor.

Siehe auch: Quantenmechanik Grundkräfte der Physik



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