Kvantelektrodynamik är mycket som att baka en tårta, och sedan försöka ta isär de enskilda ingredienserna. Åtminstone, det är vad fysikern Dr. Ulrich Jentschura likställer med processen att skapa en ekvation som kan koppla partiklar och antipartiklarnas förutsagda massor samtidigt.

"Det är lite som att försöka ta isär en redan bakad körsbärstårta och separera dess ingredienser, "säger Jentschura, professor i fysik vid Missouri University of Science and Technology. "Du kan plocka körsbären från toppen, men du kan inte skilja äggsmeten, mjöl och socker. "

Med finansiering från National Science Foundation, Jentschura och hans forskargrupp försöker "ta isär" Dirac -ekvationen, som beskriver partiklar och antipartiklar samtidigt - antipartiklar är motsvarande antimateria med samma massa och motsatt laddning av partiklar. Det magiska tricket som tar isär kakan är en omvandling som utarbetats av två andra fysiker, Foldy och Wouthuysen, på 1950 -talet. Dock, detta trick hade aldrig tillämpats konsekvent på Dirac -partiklar inom ramen för Einsteins gravitationsformulering.

Ta isär ekvationen, Jentschura och hans team kunde visa att partiklar och motsvarande antipartiklar kopplar ihop på samma sätt som gravitationen - vilket betyder att deras tröghets- och gravitationsmassor är desamma. Förutsatt att Dirac -ekvationen håller, partiklar och antipartiklar måste ha samma massa och Einsteins ekvivalensprincip måste gälla för antimateria. Denna insikt har grundläggande konsekvenser för antimateriaexperiment som för närvarande görs på fysiklaboratorier runt om i världen.

Jentschura och hans team har tidigare studerat kvantelektrodynamiska effekter i atomer, och fick teoretiska förutsägelser för energinivåer i väte och deuterium, för vilken Jentschura valdes till stipendiat i American Physical Society 2013.

"Kvantelektrodynamik ger mycket mer insikter än bara kvantmekanik ensam, "säger Jentschura." Det är som att försöka göra hemreparationer utan ett multiverktyg, det underlättar bara arbetet. "

Förutom hans forskning, Jentschura författade en ny lärobok med titeln "Advanced Classical Electrodynamics, "som snart kommer att publiceras av World Scientific Publishing. Han säger att han utvecklat boken baserat på sina erfarenheter av att lära elektrodynamik till doktorander.

"Den nuvarande boken vi använder i klassen är en gammal 1, 000 sidor text som du behöver ta dig igenom på fem månader, "säger Jentschura." Det är för mycket för någon; du kan studera det i fem år istället för månader. Förhoppningsvis kommer den nya boken att underlätta klassen för studenter, som alltid betygsätter klassen som en av de mest fruktade att gå igenom. "