ללימודי פיזיקה – לחץ על התמונה
תורת השדות הקוונטית
תורת השדות הקוונטית עומדת בבסיס התיאורטי של פיזיקת החלקיקים, אותו ענף בפיזיקה החוקר את המבנים הבסיסיים של החומר והקרינה והתגובות ביניהם. ראשיתה בשנות העשרים של המאה העשרים. התורה צמחה מתוך מכאניקת הקוונטים מכיוון שעלה הצורך לתאר מערכות עם חלקיקים רבים ואת התגובות בין החלקיקים בעיקר את אלו בהם החלקיקים נוצרים ומתפרקים , תגובות שלא ניתן היה לתאר לפי תורת הקוונטים המתארת חלקיקים נקודתיים.
במה עוסקת תורת השדות הקוונטית?
תורת השדות הקוונטית מסובכת והתוצאות שלה קשות להבנה מכיוון שפעמים רבות הן עומדות בניגוד לניסיון שלנו ולאינטואיציה שלנו בחיי היום יום. אולם התורה הינה הבסיס התיאורטי כמעט לכל התופעות הידועות. היא עוסקת בפיזיקה של קנה מידה קטן ביותר ומתארת את ההתנהגות של כל החלקיקים האלמנטאריים הידועים כמו האלקטרונים הפוטונים ואבני הבניין של הגרעין.
שלושה ענפים של תורת השדות הקוונטית מרכיבים את המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים: ראשית, התורה המסבירה את תופעות האלקטרומגנטיות כאשר החלקיקים בתורה זו הינם כל החלקיקים בעלי מטען חשמלי כמו אלקטרון או פוזיטרון ופוטונים שהם החלקיקים הנושאים את הכוח האלקטרומגנטי. תורה זו נקראת "אלקטרודינמיקה קוונטית". מטען חשמלי בתורה זו מוגדר כסיכוי לבלוע או לפלוט פוטון.
תורה נוספת מסבירה את מקורו של הכוח הגרעיני החזק והחלקיקים בתורה זו הינם הקווארקים, האנטי קווארקים והגלואונים שהם החלקיקים נושאי הכוח בתורה זו הנקראת "כרומודינמיקה קוונטית". בתורה זו קיימים שלושה סוגי מטענים, בניגוד למטען החשמלי היחיד שבתורת האלקטרודינמיקה הקוונטית. התורה השלישית מסבירה את הכוח הגרעיני החלש ומשלבת אותו עם האלקטרומגנטיות. החלקיקים בתורה זו הינם לפטונים, אנטי לפטונים, קווארקים,אנטי קווארקים ופוטונים. התורה נקראת " מודל גלשאו – ויינברג- סאלאם".
לסיכום:
שדה קוונטי הינו כאמור מונח המייצג סוגים של חלקיקים והינו גודל התלוי במרחב ובזמן. בתורת השדות הקוונטית רוב הגדלים שמחשבים יוצאים בסופו של דבר אינסופיים ותוצאה זו אינה הגיונית כאשר משווים לגדלים שניתן למדוד ולכן תורת השדות צריכה לעשות לגבי כל החישובים האלו רנדומליזציה- כלומר לעשות תהליך שייתן בסופו של דבר תוצאה סופית ויסביר את המקור של הגודל האינסופי.