略圖顯示電子-正子虛偶的隨機性地出現於一個電子（左下方）的附近。 在量子場論 裡，尤其是量子電動力學 ，真空極化 是一個在背景電磁場 中產生電子 -正子 虛粒子對 的過程。產生的虛粒子對會改變原本電荷和電流的分佈。有時這被視作規範玻色子 （光子）的自身能量 （self energy）。
1997年，日本TRISTAN粒子加速器觀測到真空極化的現象。
[ 1]
根據量子場論 ，一個包含作用粒子的基態 （或真空態 ）不單純只是個空無一物的空間，
它包含了存活時間很短虛正反粒子對 ，從真空中產生並迅即彼此湮滅以歸還能量。
部分正反粒子對帶有電荷，例如正負電子對。
這類的粒子對會形成電偶極矩 。在電磁場的作用下粒子對會產生位移，並且反過來影響電磁場。
（部分的遮蔽效應或介電質 效應）
因此場的作用會比原先預期的來得小。
而這個虛粒子對轉向的過程就是真空極化 。
正反費米子對的一圈圖對於真空極化的貢獻表示成下圖：
真空極化在數學上量化成真空極化張量
Π Π -->
μ μ -->
ν ν -->
(
p
)
{\displaystyle \Pi _{\mu \nu }(p)}
Π Π -->
μ μ -->
ν ν -->
(
p
)
{\displaystyle \Pi _{\mu \nu }(p)}
p
{\displaystyle p}
電容率 的大小與尺度是相關的。
以電磁作用而言，我們可將精細結構常數 表示成一個動量相關的有效值。
在第一階修正，我們得到：
α α -->
eff
(
p
2
)
=
α α -->
1
− − -->
[
Π Π -->
2
(
p
2
)
− − -->
Π Π -->
2
(
0
)
]
{\displaystyle \alpha _{\text{eff}}(p^{2})={\frac {\alpha }{1-[\Pi _{2}(p^{2})-\Pi _{2}(0)]}}}
式子中
Π Π -->
μ μ -->
ν ν -->
(
p
)
=
(
p
2
g
μ μ -->
ν ν -->
− − -->
p
μ μ -->
ν ν -->
)
Π Π -->
(
p
2
)
{\displaystyle \Pi _{\mu \nu }(p)=(p^{2}g_{\mu \nu }-p_{\mu }\nu )\Pi (p^{2})}
2
{\displaystyle 2}
e
2
{\displaystyle e^{2}}
沃德等式 (Ward identity)，張量
Π Π -->
μ μ -->
ν ν -->
(
p
)
{\displaystyle \Pi _{\mu \nu }(p)}
^ Levine, I.; TOPAZ Collaboration. Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer. Physical Review Letters. 1997, 78 : 424–427. Bibcode:1997PhRvL..78..424L doi:10.1103/PhysRevLett.78.424
For a derivation of the vacuum polarization in QED, see section 7.5 of M.E. Peskin and D.V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory , Addison-Wesley, 1995.
![{\displaystyle \alpha _{\text{eff}}(p^{2})={\frac {\alpha }{1-[\Pi _{2}(p^{2})-\Pi _{2}(0)]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a397ccc989f3ade38eb87ef2d364590f8dcf9428)
