Feynman-diagram

Ett Feynman-diagram är ett diagram som visar vad som händer när elementarpartiklar kolliderar.

I det här Feynman-diagrammet förstör en elektron och en positron varandra, vilket ger upphov till en virtuell foton som blir ett kvark-antikvarkpar. Därefter strålar man ut en gluon

Feynman-diagram används inom kvantmekaniken. Ett Feynman-diagram har linjer i olika former – raka, streckade och snirkliga – som möts i punkter som kallas hörn. I hörnen börjar och slutar linjerna. De punkter i Feynman-diagrammen där linjerna möts representerar två eller flera partiklar som råkar befinna sig i samma punkt i rummet vid samma tidpunkt. Linjerna i ett Feynman-diagram representerar sannolikhetsamplituden för en partikel att gå från en plats till en annan.

I Feynman-diagram tillåts partiklarna gå både framåt och bakåt i tiden. När en partikel går bakåt i tiden kallas den för en antipartikel. Linjernas mötespunkter kan också tolkas framåt eller bakåt i tiden, så om en partikel försvinner in i en mötespunkt betyder det att partikeln antingen skapades eller förstördes, beroende på vilken riktning i tiden som partikeln kom in från.

Alla linjer och hörn har en amplitud. När man multiplicerar sannolikhetsamplituden för linjerna, amplituden för partiklarna att gå från var de än börjar till var de än möts, och till nästa mötespunkt, och så vidare, och även multiplicerar med amplituden för varje mötespunkt, får man ett tal som talar om den totala amplituden för partiklarna att göra det som diagrammet säger att de gör. Om man adderar alla dessa sannolikhetsamplituder över alla möjliga mötespunkter och över alla start- och slutpunkter med en lämplig vikt får man den totala sannolikhetsamplituden för en kollision i en partikelaccelerator, som talar om den totala sannolikheten för dessa partiklar att studsa mot varandra i en viss riktning.

Feynman-diagrammen är uppkallade efter Richard Feynman, som fick Nobelpriset i fysik. Hans diagram är mycket enkla när det gäller kvantelektrodynamik (QED), där det bara finns två typer av partiklar: elektroner (små partiklar inuti atomer) och fotoner (ljuspartiklar). I QED är det enda som kan hända att en elektron (eller dess antipartikel) kan avge (eller absorbera) en foton, så det finns bara en byggsten för varje kollision. Sannolikhetsamplituden för emissionen är mycket enkel – den har ingen reell del, och den imaginära delen är elektronens laddning.