量子電動力學量子場論中一個分支01學科概況發(fā)展過程目錄02基本信息量子電動力學（QuantumElectrodynamics，英文簡寫為QED）是量子場論中最成熟的一個分支。它研究的對象是電磁相互作用的量子性質(zhì)（即光子的發(fā)射和吸收）、帶電粒子的產(chǎn)生和湮沒、帶電粒子間的散射、帶電粒子與光子間的散射等等。它概括了原子物理、分子物理、固體物理、核物理和粒子物理各個領(lǐng)域中的電磁相互作用的基本原理。學科概況學科概況量子電動力學是量子場論發(fā)展中歷史最長和最成熟的分支，簡寫為QED。它主要研究電磁場與帶電粒子相互作用的基本過程。在原則上，它的原理概括了原子物理、分子物理、固體物理、核物理及粒子物理各領(lǐng)域中的電磁相互作用過程。它研究電磁相互作用的量子性質(zhì)（即光子的發(fā)射和吸收）、帶電粒子（例如正負電子）的產(chǎn)生和湮沒以及帶電粒子之間的散射、帶電粒子與光子之間的散射等。從應(yīng)用范圍的廣泛、基本假設(shè)的簡單明確、與實驗符合程度的高度精確等方面看，在現(xiàn)代物理學中是很突出的。發(fā)展過程修正輻射場發(fā)展過程輻射場狄拉克、海森伯和泡利對輻射場加以量子化。除了得到光的波粒二象性的明確表述以外，還解決了上述矛盾。電磁場在量子化以后，電場強度和磁場強度都成為算符。它們的各分量滿足一定的對易關(guān)系，它們的“期待值”（即實驗中的測量平均值）應(yīng)滿足量子力學的測不準關(guān)系，它們不可能同時具有確定值（即均方差同時為零）。作為一個特例，它們不可能同時確定為零。在沒有光子存在的狀態(tài)（它被稱為是輻射場的真空態(tài)）中，和的平均值為零。但與的平均值不為零（否則均方；差就同時為零了）。這就是量子化輻射場的真空漲落。它與量子力學中諧振子的零點能十分類似。場在量子化以后，產(chǎn)生和湮沒成為普遍的、基本的過程。因此在原子處于激發(fā)態(tài)時，雖然沒有光子存在，電子仍能向低能態(tài)躍遷并產(chǎn)生光子。從輻射場量子理論的表述出發(fā)，可以計算各種帶電粒子與電磁場相互作用基本過程的截面，例如康普頓效應(yīng)、光電效應(yīng)、軔致輻射、電子對產(chǎn)生和電子對湮沒等。這些結(jié)果都是用微擾論方法取最低級不為零的近似得到的，與實驗有較好的符合。但不論是那一種過程，計算高一級近似的結(jié)果時，一定遇到發(fā)散困難，即得到無限大的結(jié)果。這一點是J.R.奧本海默在1930年首先指出的。此后十幾年中，盡管在許多電磁基本過程的研究上，以及高能輻射在物質(zhì)中的貫穿和宇宙線的級聯(lián)簇射等方面的研究上，量子電動力學繼續(xù)有所發(fā)展，但在解決基本理論中的發(fā)散困難上仍處于相對的停滯狀況。修正在新的理論表述形式下進行了各種過程的高階修正的計算，這些結(jié)果都滿足了由于實驗條件和精確度的提高對理論提出的愈來愈高的要求。量子電動力學是一種規(guī)范場的理論。將電磁作用和弱作用統(tǒng)一起來是量子場論的一個重要發(fā)展階段。電弱統(tǒng)一理論的標準模型以及描述強相互作用的量子色動力學都是屬于規(guī)范場理論的范疇。它們的建立都從量子電動力學的理論及方法中得到借鑒和啟示。從