Electrodinámica cuántica
Keywords: Electrodinámica cuántica, 1965, Antipartícula, Campo, Campo electromagnético, Derivada, Diagramas de Feynman, Electrón, Fibrado
La electrodinámica cuántica (QED) es la teoría cuántica del campo electromagnético. QED describe todos los fenómenos que implican las partículas eléctricamente cargadas que obran recíprocamente por medio de la fuerza electromágnetica y se la ha llamado "la joya de la física" por su predicción extremadamente exacta de cantidades como el momento magnético anómalo del electrón y el muon, y el salto de Lamb en el nivel de energía del hidrógeno. Matemáticamente, QED tiene la estructura de una teoría de gauge abeliana con U(1) el grupo de gauge. El campo de gauge que media la interacción entre campos de spin-1/2 con carga es el campo electromagnético.
Físicamente, esto se traduce al marco de partículas cargadas (y de su antipartículas) que interactúan por el intercambio de fotones. Estas interacciones se pueden describir pictoricamente con diagramas de Feynman, y QED fue históricamente la teoría a la cual los diagramas de Feynman se aplicaron primero.
QED fue la primer teoría cuántica del campo en la cual las dificultades para construir una descripción completa de campos y de creación y aniquilación de partículas cuánticas, fueron resueltas satisfactoriamente.
Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger y Richard Feynman recibieron los premios Nobel de Física de 1965 por su desarrollo, sus contribuciones que implicaban una prescripción covariante y gauge invariante para el cálculo de cantidades observables. La técnica matemática de Feynman, basada en sus diagramas, parecía inicialmente muy diferente del enfoque teórico de campos, basado en operadores de Schwinger y Tomonaga, pero fue más adelante demostrado como equivalente. El procedimiento de renormalización para dar sentido a algunas de las predicciones infinitas de la teoría cuántica del campo también encontró su primera puesta en práctica acertada en electrodinámica cuántica.
El lagrangiano de QED para la interacción del electrón y el positrón a través del fotón s es
y su adjunto de Dirac 
son los campos que representan partículas de carga eléctrica, específicamente el electrón y los campos del positrón representados como espinor de Dirac.
La parte del lagrangiano conteniendo el tensor de campo electromagnético describe la evolución libre del campo electromagnético, mientras que la ecuación de Dirac con la derivada covariante de gauge describe la evolución libre de los campos del electrón y del positrón así como su interacción con el campo electromagnético.