Feynman diagram

Een Feynman diagram is een diagram dat laat zien wat er gebeurt als elementaire deeltjes botsen.

In dit Feynman diagram vernietigen een elektron en positron elkaar, waarbij een virtueel foton wordt geproduceerd dat een quark-antiquark paar wordt. Vervolgens straalt men een gluon uit

Feynman-diagrammen worden gebruikt in de kwantummechanica. Een Feynman-diagram heeft lijnen in verschillende vormen – recht, gestippeld, en kronkelig – die samenkomen op punten die hoekpunten worden genoemd. De hoekpunten zijn de punten waar de lijnen beginnen en eindigen. De punten in de diagrammen van Feynman waar de lijnen samenkomen stellen twee of meer deeltjes voor die toevallig op hetzelfde moment op hetzelfde punt in de ruimte zijn. De lijnen in een Feynman-diagram stellen de waarschijnlijkheidsamplitude voor van een deeltje om van de ene plaats naar de andere te gaan.

In Feynman-diagrammen mogen de deeltjes zowel vooruit als achteruit in de tijd gaan. Wanneer een deeltje achteruit gaat in de tijd, wordt het een antideeltje genoemd. De ontmoetingspunten voor de lijnen kunnen ook voorwaarts of achterwaarts in de tijd worden geïnterpreteerd, zodat als een deeltje in een ontmoetingspunt verdwijnt, dat betekent dat het deeltje ofwel geschapen ofwel vernietigd werd, afhankelijk van de richting in de tijd van waaruit het deeltje kwam.

Alle lijnen en hoekpunten hebben een amplitude. Als je de waarschijnlijkheidsamplitude voor de lijnen vermenigvuldigt met de amplitude voor de deeltjes om van waar ze beginnen naar waar ze elkaar ontmoeten te gaan, en naar het volgende ontmoetingspunt, enzovoort, en ook vermenigvuldigt met de amplitude voor elk ontmoetingspunt, dan krijg je een getal dat je de totale amplitude vertelt voor de deeltjes om te doen wat het diagram zegt dat ze doen. Als je al deze kansamplituden optelt over alle mogelijke ontmoetingspunten, en over alle begin- en eindpunten met een passend gewicht, dan krijg je de totale kansamplitude voor een botsing in een deeltjesversneller, die je vertelt hoe groot de totale kans is dat deze deeltjes in een bepaalde richting op elkaar afketsen.

Feynman diagrammen zijn genoemd naar Richard Feynman, die de Nobelprijs voor de Natuurkunde won. Zijn diagrammen zijn zeer eenvoudig in het geval van de kwantum-elektrodynamica (QED), waar er slechts twee soorten deeltjes zijn: elektronen (kleine deeltjes in atomen) en fotonen (lichtdeeltjes). In QED is het enige dat kan gebeuren dat een elektron (of zijn antideeltje) een foton kan uitzenden (of absorberen), dus er is maar één bouwsteen voor elke botsing. De kansamplitude voor de emissie is heel eenvoudig-het heeft geen reëel deel, en het imaginaire deel is de lading van het elektron.