Rölativite
teorisinin ve kuantum mekaniğinin kurulmasının ardından, yüklü partiküller ve
elektromagnetik alanlar arasındaki etkileşim için başlangıç rölativite teorisi
formüle edildi; ancak kısmen; çünkü elektronun magnetik momentinin beklenenden
biraz daha büyük olduğu kanıtlandığından teorinin yeniden formüle edilmesi
gerekti. Julian Schwinger ve Sin-Itiro Tomonaga 1948'de
"renormalizasyon" yoluyla bu sorunu çözdü ve böylece yeni bir kuantum
elektrodinamiğine katkıda bulundu. Richard Feynman, Feynman diyagramlarını
sunarak yeni bir kuantum elektrodinamiği yaratmaya katkıda bulundu (1948); farklı partiküller arasındaki
çeşitli etkileşimlerin grafik gösterimleri. Bu diyagramlar, etkileşim
olasılıklarının hesaplanmasını kolaylaştırmıştır.
Partikül fiziğinde,
kuantum elektrodinamiği (QED), elektrodinamiğin göreceli kuantum alan
teorisidir. Temelde, OED ışığın ve maddenin nasıl etkileşime girdiğini tanımlar;
kuantum mekaniği ile özel görelilik arasında tam bir uyumluluk sağlayan ilk
teoridir. QED, foton alışverişi yoluyla etkileşime giren elektrik yüklü
partikülleri içeren tüm olayları matematiksel olarak tarif eder, madde ve ışık
etkileşiminin hesaplamalarını veren klasik elektromagnetizmanın kuantum
karşılığını temsil eder.
Teknik açıdan QED,
elektromagnetik kuantum vakumun pertürbasyon (düzensizlik) teorisi olarak
tanımlanabilir. Elektronun anormal magnetik yapısı ve hidrojenin enerji
seviyelerinin kayması gibi olaylarda son derece kesin yorumlar göstermesi
nedeniyle Richard Feynman teoriyi, ‘fiziğin mücevheri’ olarak nitelendirmiştir.
Feynman'ın kuantum elektrodinamiği görüşü
Feynman'ın QED
sunumunun kilit bileşenleri üç temel eyleme dayanır:
Bir foton bir yerden ve
zamandan başka bir yere ve zamana gider.
Bir elektron bir yerden ve
zamandan başka bir yere ve zamana gider.
Bir elektron belirli bir yerde
ve zamanda bir fotonu emitler (yayar) veya absorplar (emer).
Bu eylemler
aşağıdaki şekilde, Feynman diyagramlarının üç temel elementiyle gösterilmiştir:
foton için dalgalı bir çizgi (A – B), elektron için düz bir çizgi (C – D), bir
elektron tarafından bir fotonun emisyonunu veya absorpsiyonunu temsil eden
iki düz çizginin birleşme noktası ve bir tepe için dalgalı bir çizgi kombinasyonu
(E).
|
Feynman
diyagramı elementleri
|
QED, birçok elektronun ve fotonun karmaşık etkileşimlerinin, yukarıdaki üç yapı bloğunun uygun bir koleksiyonunu bir araya getirerek ve daha sonra böyle bir karmaşık etkileşimin olasılığını hesaplamak için olasılık genliklerini kullanarak temsil edilebileceği varsayımına dayanmaktadır.
Bir olay çeşitli şekillerde gerçekleşebilirse, olasılık genliği, olası yolların olasılık genliklerinin toplamıdır.
Bir proses (işlem) birkaç
bağımsız alt işlemi içeriyorsa, olasılık genliği bileşen olasılık genliklerinin
bir ürünüdür.
(*genlik, periyodik harekette maksimum düzey olarak tanımlanabilir; yer değiştirme-mesafe grafiğinde, bir dalganın tepesinden çukuruna kadar olan düşey uzaklığın yarısıdır)
Feynman diagrams
Kuantum
elektrodinamiğinin deneysel testleri, tipik olarak saçılma deneyleridir.
Saçılma teorisinde, parçacıkları konumlarından ziyade momentumları dikkate alınır,etkileşime
girdiklerinde parçacıkların oluşturulduğu ya da yok edildiği düşünülür.
Feynman diyagramları
daha sonra aynı görünüyor, ancak satırların farklı yorumları var. Elektron
çizgisi, verilen bir enerjiye ve momentuma sahip bir elektronu temsil eder; foton
çizgisinin yorumu da benzerdir.
Bir zirve (tepe)
diyagramı, bir elektronun imha edilmesini ve bir başkasının yaratılmasını, her
biri belirtilen enerjilere ve momentuma sahip olan bir fotonun absorpsiyonunu
veya yaratılması gösterir.
Dyson serisinin
terimlerinde Wick teoremi kullanılarak, kuantum elektrodinamik için S-matrisin terimleri
Feynman diyagramları tekniği ile hesaplanabilir.
Matematiksel formül
Matematiksel olarak,
QED, simetri grubu U(1) ile bir abelyan (değişmeli) ölçüm teorisidir. Yüklü
spin-1/2 alanları arasındaki etkileşime aracılık eden alan, elektromagnetik
alandır. Elektromagnetik alanla etkileşime giren -1/2 bir spin alanı için QED
Lagrangian L:
1
L = ͞ψ (i gm Dm – m) ψ – ¾ Fmn Fmn
4
gm: Dirac matrisi
ψ: -1/2 spinli partiküllerin (örn. elektron-pozitron alanı) bispinor
alanı,
͞ψ º ψ┼ g0: psi-bar (bazen
Dirac eşleniği denir),
Dm º ¶m + i e Am + i e Bm = geyç (gösterge)
kovaryant türevi,
e: bispinor alanının elektrik yüküne eşit olan kapling (birleştirme)
sabiti,
m: elektron veya pozitronun kütlesidir,
Am: elektron tarafından üretilen elektromagnetik
alanın kovaryant dört-potansiyeli,
Bm: dış kaynak tarafından uygulanan dış alan,
Fmn = ¶m An – ¶n Am: elektromagnetik
alan tensörü.
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics
29 Ağustos 2019
GERİ
(yasalar)
