Feynman-diagram

Et Feynman-diagram er et diagram, der viser, hvad der sker, når elementarpartikler kolliderer.

I dette Feynman-diagram ødelægger en elektron og en positron hinanden og producerer en virtuel foton, som bliver til et kvark-antikvark par. Derefter udstråler man en gluon

Feynman-diagrammer bruges i kvantemekanikken. Et Feynman-diagram har linjer i forskellige former – lige, stiplede og snørklede – som mødes i punkter, der kaldes toppunkter. Toppene er de steder, hvor linjerne begynder og slutter. De punkter i Feynman-diagrammer, hvor linjerne mødes, repræsenterer to eller flere partikler, der tilfældigvis befinder sig på samme sted i rummet på samme tid. Linjerne i et Feynman-diagram repræsenterer sandsynlighedsamplituden for, at en partikel går fra et sted til et andet.

I Feynman-diagrammer har partiklerne lov til at gå både fremad og bagud i tiden. Når en partikel går baglæns i tiden, kaldes den en antipartikel. Linjernes mødesteder kan også tolkes fremad eller bagud i tiden, så hvis en partikel forsvinder ind i et mødested, betyder det, at partiklen enten er blevet skabt eller ødelagt, alt efter hvilken retning i tiden partiklen kom ind fra.

Alle linjer og hjørner har en amplitude. Når man multiplicerer sandsynlighedsamplituden for linjerne, amplituden for at partiklerne går fra det sted, hvor de starter, til det sted, hvor de mødes, og til det næste mødepunkt og så videre, og også multiplicerer med amplituden for hvert mødepunkt, får man et tal, der fortæller den samlede amplitude for, at partiklerne gør det, som diagrammet siger, at de gør. Hvis man lægger alle disse sandsynlighedsamplituder sammen over alle mulige mødesteder og over alle start- og slutpunkter med en passende vægt, får man den samlede sandsynlighedsamplitude for en kollision i en partikelaccelerator, som fortæller den samlede sandsynlighed for, at disse partikler preller af på hinanden i en bestemt retning.

Feynman-diagrammer er opkaldt efter Richard Feynman, som vandt Nobelprisen i fysik. Hans diagrammer er meget enkle i forbindelse med kvanteelektrodynamikken (QED), hvor der kun findes to slags partikler: elektroner (små partikler inde i atomerne) og fotoner (lyspartikler). I QED er det eneste, der kan ske, at en elektron (eller dens antipartikel) kan udsende (eller absorbere) en foton, så der er kun én byggesten for enhver kollision. Sandsynlighedsamplituden for emissionen er meget enkel – den har ingen realdel, og den imaginære del er elektronens ladning.