基本相互作用的电磁相互作用

基本相互作用的电磁相互作用

电磁相互作用：
　　自然界的四种基本相互作用之一。简称电磁作用。即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。它是自然界的一种基本相互作用。
　　电磁力随距离减小的规律与万有引力相似:当距离增大到原来的2倍时，它们减小到原来的1/4。电磁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。宏观物体之间电磁力几乎抵消殆尽。
　　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1，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，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0.007297352533，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10cm处是正确的。

带电物体或具有磁矩物体之间的相互作用，是一种长程力，力程为无穷。宏观的摩擦力、弹性力以及各种化学作用实质上都是电磁相互作用的表现。其强度仅次于强相互作用，居四种基本相互作用的第二位。电磁作用研究得最清楚，其规律总结在麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式中，更为精确的理论是量子电动力学。量子电动力学是物理学的精确理论，按照量子电动力学，电磁相互作用是通过交换电磁场的量子（光子）而传递的，它能够很好地说明正反粒子的产生和湮没，电子、μ子的反常磁矩(见粒子磁矩)与兰姆移位等真空极化引起的细微电磁效应，理论计算与实验符合得非常好。电磁相互作用引起的粒子衰变称为电磁衰变。最早观察到的原子核的γ跃迁就是电磁衰变，其他还有如π0→γ+γ等。电磁衰变粒子的平均寿命为 10^-16～10^-20秒（s）。