Elektrodinamika kuantum: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan |
Tidak ada ringkasan suntingan |
||
Baris 1:
'''Elektrodinamika kuantum''' (''quantum electrodynamics'', QED) adalah [[teori medan kuantum]] [[Teori relativitas|relativistik]] tentang [[elektrodinamika]]. Teori ini menjelaskan bagaimana [[cahaya]] dan [[materi]] berinteraksi dan merupakan teori pertama yang mencapai kesesuaian antara [[mekanika kuantum]] dan [[relativitas khusus]]. QED menggambarkan secara matematiks semua fenomena yang melibatkan partikel ber[[muatan listrik]]. Salah satu pendiri teori QED, [[Richard Feynman]], menyebut teori ini sebagai ''the jewel of physics'' untuk kemampuannya meramalkan secara tepat besaran-besaran seperti [[anomali momen magnetik]] elektron, dan [[pergeseran Lamb]] tingkat-tingkat energi hidrogen.<ref name=feynbook1>{{cite book|last=Feynman|first=Richard|authorlink=Richard Feynman|year=1985|isbn=978-0691125756|title=QED: The Strange Theory of Light and Matter|chapter=Chapter 1|page=6|publisher=Princeton University Press}}</ref>
== Sejarah ==
{{main|Sejarah mekanika kuantum|Sejarah teori medan kuantum}}
[[File:Dirac_3.jpg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Dirac_3.jpg|ka|jmpl|[[Paul Dirac]]]]
Formulasi pertama [[Mekanika kuantum|teori kuantum]] menjelaskan interaksi radiasi dengan materi dijelaskan oleh ilmuwan Inggris [[Paul Dirac]], yang pada tahun 1920-an mampu mendapatkan koefisien [[emisi spontan]] dari sebuah [[atom]].<ref name="dirac">{{cite journal|author=P.A.M. Dirac|authorlink=Paul Adrien Maurice Dirac|year=1927|title=The Quantum Theory of the Emission and Absorption of Radiation|journal=[[Proceedings of the Royal Society of London A]]|volume=114|issue=767|pages=243–65|bibcode=1927RSPSA.114..243D|doi=10.1098/rspa.1927.0039}}</ref>
Dirac menjelaskan kuantisasi medan elektromagnetik sebagai suatu kesatuan [[osilator harmonis]] dengan mengenalkan konsep [[Creation and annihilation operators|''creation and annihilation operator'']] untuk partikel. Pada tahun-tahun berikutnya, berkat kontribusi dari [[Wolfgang Pauli]], [[Eugene Wigner]], [[Pascual Jordan]], [[Werner Heisenberg]] dan [[Enrico Fermi]],<ref name="fermi">{{cite journal|author=E. Fermi|authorlink=Enrico Fermi|year=1932|title=Quantum Theory of Radiation|journal=[[Reviews of Modern Physics]]|volume=4|pages=87–132|bibcode=1932RvMP....4...87F|doi=10.1103/RevModPhys.4.87}}</ref> fisikawan mulai mempercayai bahwa, pada dasarnya, mungkin untuk menghitung dari proses fisika apapun yang melibatkan foton dan partikel bermuatan. Namun, studi lebih lanjut oleh [[Felix Bloch]], [[Arnold Nordsieck]],<ref name="bloch">{{cite journal|last1=Bloch|first1=F.|last2=Nordsieck|first2=A.|authorlink2=Arnold Nordsieck|year=1937|title=Note on the Radiation Field of the Electron|journal=[[Physical Review]]|volume=52|issue=2|pages=54–59|bibcode=1937PhRv...52...54B|doi=10.1103/PhysRev.52.54|authorlink1=Felix Bloch}}</ref> dan [[Victor Weisskopf]]<ref name="weisskopf">{{cite journal|author=V. F. Weisskopf|authorlink=Victor Weisskopf|year=1939|title=On the Self-Energy and the Electromagnetic Field of the Electron|journal=[[Physical Review]]|volume=56|pages=72–85|bibcode=1939PhRv...56...72W|doi=10.1103/PhysRev.56.72}}</ref> pada tahun 1937-1939, mengungkapkan bahwa perhitungan ini hanya bisa dipakai untuk [[Teori penyimpangan (mekanika kuantum)|teori penyimpangan]] orde satu, masalah yang telah dikemukakan oleh [[Julius Robert Oppenheimer|Robert Oppenheimer]].<ref name="oppenheimer">{{cite journal|author=R. Oppenheimer|authorlink=Robert Oppenheimer|year=1930|title=Note on the Theory of the Interaction of Field and Matter|journal=[[Physical Review]]|volume=35|issue=5|pages=461–77|bibcode=1930PhRv...35..461O|doi=10.1103/PhysRev.35.461}}</ref> Pada orde yang lebih tinggi, perhitungan yang dibuat tidak ada artinya dan malah dapat menyebabkan keraguan konsistensi teori itu sendiri. Akibat tidak adanya solusi untuk permasalahan ini pada waktu itu, maka muncul ketidakcocokan dasar antara [[relativitas khusus]] dan [[mekanika kuantum]].
[[File:Hans_Bethe.jpg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Hans_Bethe.jpg|kiri|jmpl|[[Hans Bethe]]]]
Kesulitan dengan teori ini semakin meningkat pada akhir tahun 1940-an. Perbaikan dalam teknologi [[gelombang mikro]] memungkinkan perhitungan pergeseran tingkat [[atom hidrogen]] yang lebih presisi,<ref name="lamb">{{cite journal|last1=Lamb|first1=Willis|last2=Retherford|first2=Robert|authorlink2=Robert Retherford|year=1947|title=Fine Structure of the Hydrogen Atom by a Microwave Method,|journal=[[Physical Review]]|volume=72|issue=3|pages=241–43|bibcode=1947PhRv...72..241L|doi=10.1103/PhysRev.72.241|authorlink1=Willis Lamb}}</ref> yang sekarang dikenal dengan nama [[pergeseran Lamb]] dan [[momen magnetik]] elektron.<ref name="foley">{{cite journal|last1=Foley|first1=H.M.|last2=Kusch|first2=P.|authorlink2=Polykarp Kusch|year=1948|title=On the Intrinsic Moment of the Electron|journal=[[Physical Review]]|volume=73|issue=3|page=412|bibcode=1948PhRv...73..412F|doi=10.1103/PhysRev.73.412|authorlink1=Henry M. Foley}}</ref>
A first indication of a possible way out was given by [[Hans Bethe]] in 1947,<ref name="bethe">{{cite journal|author=H. Bethe|authorlink=Hans Bethe|year=1947|title=The Electromagnetic Shift of Energy Levels|journal=[[Physical Review]]|volume=72|issue=4|pages=339–41|bibcode=1947PhRv...72..339B|doi=10.1103/PhysRev.72.339}}</ref> after attending the [[:en:Shelter_Island_Conference|Shelter Island Conference]].<ref name="schweber">{{cite book|title=QED and the Men Who Did it: Dyson, Feynman, Schwinger, and Tomonaga|last=Schweber|first=Silvan|publisher=Princeton University Press|year=1994|isbn=978-0-691-03327-3|page=230|chapter=Chapter 5|authorlink=Silvan Schweber}}</ref> Ketika ia sedang dalam perjalanan dari konferensi ke [[Schenectady]], ia melakukan komputasi non-relativistik pertama untuk pergeseran garis-garis atom hidrogen yang diukur oleh Lamb dan [[Retherford]].<ref name="bethe" /> Meski ada keterbatasan, namun hasilnya baik. Idenya sederhana, yaitu memasang tak berhingga ke koreksi [[massa]] dan [[Muatan (fisika)|muatan]] yang disesuaikan pada nilai tertentu melalui eksperimen. Dengan cara ini, ketidakterbatasan akan diserap dalam konstanta dan menghasilkan nilai tertentu yang hasilnya sesuai dengan eksperimen. Prosedur ini dinamakan [[renormalisasi]].
[[File:Feynman_and_Oppenheimer_at_Los_Alamos.jpg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Feynman_and_Oppenheimer_at_Los_Alamos.jpg|ka|jmpl|[[Richard Feynman|Feynman]] (center) and [[Robert Oppenheimer|Oppenheimer]] (right) at [[:en:Los_Alamos_National_Laboratory|Los Alamos]].]]
Berdasarkan intuisi Bethe dan makalah oleh [[Sin-Itiro Tomonaga|Shin'ichirō Tomonaga]],<ref name="tomonaga">{{cite journal|author=S. Tomonaga|authorlink=Sin-Itiro Tomonaga|year=1946|title=On a Relativistically Invariant Formulation of the Quantum Theory of Wave Fields|journal=[[Progress of Theoretical Physics]]|volume=1|issue=2|pages=27–42|doi=10.1143/PTP.1.27}}</ref> [[Julian Seymour Schwinger|Julian Schwinger]],<ref name="schwinger1">{{cite journal|author=J. Schwinger|authorlink=Julian Schwinger|year=1948|title=On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron|journal=[[Physical Review]]|volume=73|issue=4|pages=416–17|bibcode=1948PhRv...73..416S|doi=10.1103/PhysRev.73.416}}</ref><ref name="schwinger2">{{cite journal|author=J. Schwinger|authorlink=Julian Schwinger|year=1948|title=Quantum Electrodynamics. I. A Covariant Formulation|journal=[[Physical Review]]|volume=74|issue=10|pages=1439–61|bibcode=1948PhRv...74.1439S|doi=10.1103/PhysRev.74.1439}}</ref> [[Richard Feynman]]<ref name="feynman1">{{cite journal|author=R. P. Feynman|authorlink=Richard Feynman|year=1949|title=Space–Time Approach to Quantum Electrodynamics|journal=[[Physical Review]]|volume=76|issue=6|pages=769–89|bibcode=1949PhRv...76..769F|doi=10.1103/PhysRev.76.769}}</ref><ref name="feynman2">{{cite journal|author=R. P. Feynman|authorlink=Richard Feynman|year=1949|title=The Theory of Positrons|journal=[[Physical Review]]|volume=76|issue=6|pages=749–59|bibcode=1949PhRv...76..749F|doi=10.1103/PhysRev.76.749}}</ref><ref name="feynman3">{{cite journal|author=R. P. Feynman|authorlink=Richard Feynman|year=1950|title=Mathematical Formulation of the Quantum Theory of Electromagnetic Interaction|journal=[[Physical Review]]|volume=80|issue=3|pages=440–57|bibcode=1950PhRv...80..440F|doi=10.1103/PhysRev.80.440}}</ref> dan [[Freeman Dyson]],<ref name="dyson1">{{cite journal|author=F. Dyson|authorlink=Freeman Dyson|year=1949|title=The Radiation Theories of Tomonaga, Schwinger, and Feynman|journal=[[Physical Review]]|volume=75|issue=3|pages=486–502|bibcode=1949PhRv...75..486D|doi=10.1103/PhysRev.75.486}}</ref><ref name="dyson2">{{cite journal|author=F. Dyson|authorlink=Freeman Dyson|year=1949|title=The S Matrix in Quantum Electrodynamics|journal=[[Physical Review]]|volume=75|issue=11|pages=1736–55|bibcode=1949PhRv...75.1736D|doi=10.1103/PhysRev.75.1736}}</ref> akhirnya dimungkinkan untuk dapat formulasi [[Kovariansi Lorentz|kovarian]] yang terbatas pada orde berapapun untuk penyimpangan elektrodinamika kuantum. Shin'ichirō Tomonaga, Julian Schwinger dan Richard Feynman memperoleh [[Nobel Fisika|hadiah Nobel Fisika]] pada tahun 1965 atas hasil kerja mereka pada bidang ini.<ref name="nobel65">{{cite web|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/index.html|title=The Nobel Prize in Physics 1965|publisher=Nobel Foundation|accessdate=2008-10-09}}</ref>
QED berperan sebagai model dan templat untuk semua teori medan kuantum. Salah satu teorinya adalah kromodinamika kuantum, yang dimulai pada awal tahun 1960-an dan menjadi bentuk yang sekarang kita kenal pada tahun 1970-an berkat hasil kerja [[H. David Politzer]], [[Sidney Coleman]], [[David Gross]] dan [[Frank Wilczek]]. Dari hasil kerja [[:en:Julian_Schwinger|Schwinger]], [[Gerald Guralnik]], [[Dick Hagen]], dan [[Tom Kibble]],<ref>{{cite journal|last1=Guralnik|first1=G. S.|last2=Hagen|first2=C. R.|last3=Kibble|first3=T. W. B.|year=1964|title=Global Conservation Laws and Massless Particles|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=13|issue=20|pages=585–87|bibcode=1964PhRvL..13..585G|doi=10.1103/PhysRevLett.13.585}}</ref><ref>{{cite journal|last=Guralnik|first=G. S.|year=2009|title=The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles|journal=[[International Journal of Modern Physics A]]|volume=24|issue=14|pages=2601–27|arxiv=0907.3466|bibcode=2009IJMPA..24.2601G|doi=10.1142/S0217751X09045431}}</ref> [[Peter W. Higgs|Peter Higgs]], [[Jeffrey Goldstone]], [[Sheldon Glashow]], Steven Weinberg dan [[Abdus Salam]] secara independeny menunjukkan bagaimana [[gaya nuklir lemah]] dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan menjadi [[gaya listrik lemah]].
== Referensi ==
| |||