الکترودینامیک کوانتومی

QED vertex.png

QED مخفف Quantum ElectroDynamics (به فارسی الکترودینامیک کوانتومی)، ساده‌ترین نظریهٔ میدان کوانتومی است که در طبیعت یافت می‌شود و برای توضیح نیروی الکترومغناطیس به کار می‌رود. این نظریه یک نظریهٔ پیمانه‌ای آبلی (Abealian Gauge Theory) و گروه پیمانهٔ آن اصطلاحاً (U(۱ است. در این نظریه میدان پیمانه A_{\mu}با فرمیون دیراک \psi جفت می‌شود. کنش آن به صورت زیر است:

{S}=\int{\big(-\frac{1}{4}F^{{\mu}{\nu}}F_{{\mu}{\nu}}+\bar{\psi}{(i\gamma^{\mu}D_{\mu}-m)}{\psi}\big){d^{4}x}}

    بنابر قاعدهٔ جمع‌زنی اینشتین تکرار اندیس به معنی جمع است یعنی مثلاً \phi^{\mu}\phi_{\mu} همان \sum_{\mu}{\phi^{\mu}\phi_{\mu}} است.
    همچنین بنابر رسم اندیس‌ها را می‌توان با کمک متریک g بالا و پایین برد به این صورت:

\phi_\mu = g_{{\mu}{\rho}}\phi^{\rho} و \phi^\mu = g^{{\mu}{\rho}}\phi_{\rho}

    در اینجا F_{{\mu}{\nu}} قدرت میدان است بنا بر تعریف:

F_{{\mu}{\nu}}={\partial_\mu}{A_\nu}-{\partial_\nu}{A_\mu}

    A_\mu میدان پیمانه است که درواقع همان فوتون است (ذره‌ٔ انتقال‌دهندهٔ نیروی الکترومغناطیس).
    \gamma^{\mu} ماتریسهای دیراک هستند.

در سال ۱۹۶۵ سه فیزیکدان ریچارد فاینمن، سین‌ایترو تومونوجا و جولیان شوینگر به خاطر خلق نظریه الکترودینامیک کوانتومی موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک شدند.