[Querkopf]

Licht ist ein Elektromagnetischer Effekt und kann im Rahmen der Quantenelektrodynamik (QED) beschrieben werden. Wir haben in der QED zwei Felder: Ein Maxwellfeld, das die Photonen beschreibt und ein Diracfeld, das Elektronen und Positronen beschreibt. Ein Feld in einer Quantenfeldtheorie ist ein Mathematisches Objekt (ein Operator) der die Erzeugung und Vernichtung von Teilchen gegenüber einem Vakuumzustand beschreibt. Wechselwirkung bedeutet, dass ein oder mehrere Teilchen vernichtet werden und dafür andere erzeugt. Um eine Wechselwirkung zu beschreiben, muss ich das Diracfeld an das Maxwellfeld koppeln.
Dann kann ich Prozesse beschreiben, wie die Vernichtung eines Photons und die gleichzeitige Erzeugung eines Elektron – Positron Paares, oder eben umgekehrt.

Das Maxwellfeld beinhaltet keine Wechselwirkungen. Daher gibt es keine direkte Photon – Photon Wechselwirkung. Was aber passieren kann ist, dass Photonen kurzzeitig in Elektron - Positron Paare zerfallen, diese sich beeinflussen und anschließend wieder zu Photonen vernichten. Diese Form der Wechselwirkung ist aber vernachlässigbar klein (es geht die Feinstrukturkonstante 1/137 mit der vierten Potenz ein). Deshalb kann man beim Photonengas näherungsweise von einem Idealen Quantengas ausgehen (also Wechselwirkungsfrei).