Квантовая электродинамика

Ква́нтовая электродина́мика (КЭД, спинорная электродинамика), квантовая теория электромагнитного взаимодействия заряженных частиц, одного из четырёх видов фундаментальных взаимодействий, известных в природе. В более узком значении КЭД – это квантовая теория взаимодействия электромагнитного поля Максвелла и электрон-позитронного поля Дирака (спинорного поля). КЭД называют также спинорной электродинамикой. Исторически КЭД была первым чётко сформулированным разделом квантовой теории поля (КТП). Она сложилась в конце 1920-х гг. на базе квантовой теории излучения и квантовой теории спинорного поля Дирака. КЭД количественно объясняет эффекты взаимодействия излучения с веществом (испускание, поглощение и рассеяние света), а также описывает взаимодействие между заряженными частицами путём обмена квантом взаимодействия – фотоном, частицей с нулевой массой и спином 1. Первый эффект, который объяснила КЭД, – лэмбовский сдвиг уровней энергии атома. КЭД описывает также такие процессы, как комптоновское рассеяние (эффект Комптона), тормозное излучение, аннигиляция и рождение частиц и др. Ковариантная теория возмущений (Томонага Синъитиро, Дж. Швингер, P. Фейнман, 1946–1949) позволила создать регулярный метод устранения расходимостей в КЭД и вычислить низшие радиационные поправки к основным эффектам, например к магнитному моменту электрона. В 1-й половине 1950-х гг. была разработана (Ф. Дайсон, А. Салам, Н. Н. Боголюбов и др.) общая теория перенормировок и для класса перенормируемых взаимодействий построена перенормированная теория возмущений. Экспериментальные данные по всем без исключения эффектам КЭД прекрасно согласуются с теоретическими значениями в тех случаях, когда другие виды взаимодействий в этих эффектах оказываются несущественными либо поддаются учёту. Хорошее согласие теоретических расчётов КЭД с экспериментом может быть проиллюстрировано на примере вычисления радиационных поправок к аномальному магнитному моменту электрона. На 2008 г. аномальный магнитный момент электрона, вычисленный в КЭД, находится в согласии с экспериментальным значением, определённым с точностью $10^{–12}$. Соответствие между расчётным и экспериментальными значениями (порядка $10^{–10}$) является рекордным в физике.