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electromagnetic interaction

  自然界的四种基本相互作用之一,是带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子之间通过电磁场传递的相互作用。在强度上它次于强相互作用而居于四种相互作用的第二位。在四种相互作用中,人们对电磁相互作用的基本规律最为了解。电磁相互作用和引力相互作用是长程力,它们可以在宏观尺度的距离中起作用而表现为宏观现象。宏观的电磁相互作用理论总结在麦克斯韦方程组中,早在19世纪已为人们所掌握。微观的电磁作用理论是量子电动力学,它是麦克斯韦理论与量子力学原理的结合。在量子电动力学中电磁场是量子化的光子场。光子的质量为零,自旋为200712032345227-09.gif,能量为hv,v是频率。带电粒子可以发射和吸收光子,它们之间的电磁作用通过光子场传递。正反带电粒子对可以湮没而转化为光子,它们也可以在电磁场中产生。量子电动力学是经受了实验考验的成熟的理论。在这个理论中出现一个可以代表电磁相互作用强度的无量纲的量200712032345227-10.gif,这里e是电子电荷,с是光速。α称为精细结构常数,它的值约为200712032345227-11.gif,是一个很小的量。在量子电动力学中各种物理量可以按α的幂次作微扰论展开,因此可以作精确的计算。量子电动力学的计算结果与一些高度精确的低能实验(见兰姆移位μ子和电子回磁比有惊人的符合,它也与电子、正电子碰撞等高能量的实验符合。这些结果证明量子电动力学的理论至少在距离大于10-16cm处是正确的。

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