Diagram Feynmana

Diagram Feynmana to diagram, który pokazuje, co się dzieje, gdy zderzają się cząstki elementarne.

W tym diagramie Feynmana elektron i pozyton niszczą się nawzajem, wytwarzając wirtualny foton, który staje się parą kwark-antykwark. Następnie jeden wypromieniowuje gluon

Diagramy Feynmana są używane w mechanice kwantowej. Diagram Feynmana ma linie o różnych kształtach – proste, kropkowane i kwadratowe – które spotykają się w punktach zwanych wierzchołkami. Wierzchołki to miejsca, w których linie zaczynają się i kończą. Punkty na diagramie Feynmana, w których linie się spotykają, reprezentują dwie lub więcej cząstek, które znajdują się w tym samym czasie w tym samym punkcie przestrzeni. Linie na diagramie Feynmana reprezentują amplitudę prawdopodobieństwa przejścia cząstki z jednego miejsca do drugiego.

W diagramach Feynmana cząstki mogą poruszać się zarówno do przodu jak i do tyłu w czasie. Gdy cząstka porusza się do tyłu w czasie, nazywa się ją antycząstką. Punkty spotkania linii mogą być również interpretowane w czasie do przodu lub do tyłu, więc jeśli cząstka znika w punkcie spotkania, oznacza to, że cząstka została stworzona lub zniszczona, w zależności od kierunku w czasie, z którego cząstka przyszła.

Wszystkie linie i wierzchołki mają amplitudę. Kiedy pomnożysz amplitudę prawdopodobieństwa dla linii, amplitudę dla cząstek, aby przejść z miejsca, w którym się zaczynają do miejsca, w którym się spotykają, i do następnego punktu spotkania, i tak dalej, a także pomnożysz przez amplitudę dla każdego punktu spotkania, otrzymasz liczbę, która mówi ci całkowitą amplitudę dla cząstek, aby zrobić to, co diagram mówi, że robią. Jeśli zsumujemy wszystkie te amplitudy prawdopodobieństwa dla wszystkich możliwych punktów spotkania oraz dla wszystkich punktów początkowych i końcowych z odpowiednią wagą, otrzymamy całkowitą amplitudę prawdopodobieństwa dla zderzenia w akceleratorze cząstek, która mówi nam o całkowitym prawdopodobieństwie, że cząstki odbiją się od siebie w dowolnym kierunku.

Diagramy Feynmana zostały nazwane na cześć Richarda Feynmana, który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Jego diagramy są bardzo proste w przypadku elektrodynamiki kwantowej (QED), gdzie istnieją tylko dwa rodzaje cząstek: elektrony (małe cząstki wewnątrz atomów) i fotony (cząstki światła). W QED jedyną rzeczą, która może się wydarzyć jest to, że elektron (lub jego antycząstka) może wyemitować (lub zaabsorbować) foton, więc istnieje tylko jeden budulec dla każdego zderzenia. Amplituda prawdopodobieństwa dla emisji jest bardzo prosta – nie ma części rzeczywistej, a część urojona to ładunek elektronu.