Feynman-gráf
A Feynman-diagram egy olyan diagram, amely megmutatja, mi történik, amikor elemi részecskék ütköznek.
A Feynman-diagramokat a kvantummechanikában használják. A Feynman-diagram különböző formájú - egyenes, szaggatott és szaggatott - vonalakból áll, amelyek a csúcsoknak nevezett pontokban találkoznak. A csúcsok azok a pontok, ahol a vonalak kezdődnek és végződnek. A Feynman-diagramokban a vonalak találkozási pontjai két vagy több olyan részecskét jelölnek, amelyek történetesen a tér ugyanazon pontján tartózkodnak egy időben. A Feynman-diagram vonalai egy részecske egyik helyről a másikra való átmenetének valószínűségi amplitúdóját jelképezik.
A Feynman-diagramokban a részecskék előre és hátra is mehetnek az időben. Ha egy részecske visszafelé halad az időben, azt antirészecskének nevezzük. A vonalak találkozási pontjai szintén értelmezhetők előre vagy hátrafelé az időben, így ha egy részecske eltűnik egy találkozási pontban, az azt jelenti, hogy a részecske vagy létrejött, vagy megsemmisült, attól függően, hogy a részecske milyen időbeli irányból érkezett.
Minden vonalnak és csúcsnak van amplitúdója. Ha megszorozzuk a vonalak valószínűségi amplitúdóját, a részecskék amplitúdóját, hogy onnan, ahonnan elindulnak, oda menjenek, ahol találkoznak, és a következő találkozási ponthoz, és így tovább, és megszorozzuk az egyes találkozási pontok amplitúdójával is, akkor kapunk egy számot, amely megadja a részecskék teljes amplitúdóját, hogy megtegyék azt, amit a diagram szerint tesznek. Ha ezeket a valószínűségi amplitúdókat összeadjuk az összes lehetséges találkozási ponton, valamint az összes kezdő- és végponton, megfelelő súlyozással, akkor megkapjuk a részecskegyorsítóban történő ütközés teljes valószínűségi amplitúdóját, amely megmondja, hogy ezeknek a részecskéknek mekkora a teljes valószínűsége, hogy egy adott irányban egymásnak pattannak.
A Feynman-diagramok a fizikai Nobel-díjas Richard Feynman után kapták a nevüket. Diagramjai nagyon egyszerűek a kvantumelektrodinamika (QED) esetében, ahol csak kétféle részecske létezik: elektronok (kis részecskék az atomokban) és fotonok (fényrészecskék). A QED-ben az egyetlen dolog, ami megtörténhet, hogy egy elektron (vagy antirészecskéje) képes fotont kibocsátani (vagy elnyelni), tehát minden ütközésnek csak egy építőeleme van. Az emisszió valószínűségi amplitúdója nagyon egyszerű - nincs valós része, a képzeletbeli része pedig az elektron töltése.
Ebben a Feynman-diagramban egy elektron és egy pozitron elpusztítja egymást, virtuális fotont hozva létre, amely kvark-antikvark párrá alakul. Ezután az egyik gluon kisugárzik
Kérdések és válaszok
K: Mi az a Feynman-diagram?
V: A Feynman-diagram egy olyan diagram, amely megmutatja, mi történik, amikor elemi részecskék ütköznek. Különböző alakú - egyenes, szaggatott és szaggatott - vonalakból áll, amelyek a csúcsoknak nevezett pontokban találkoznak. A csúcsok ott vannak, ahol a vonalak kezdődnek és végződnek, és két vagy több olyan részecskét jelképeznek, amelyek történetesen a tér ugyanazon pontján tartózkodnak egy időben.
K: Mit ábrázolnak a Feynman-diagram vonalai?
V: A Feynman-diagram vonalai egy részecske egyik helyről a másikra való átmenetének valószínűségi amplitúdóját jelölik. Az időben előre vagy hátrafelé is értelmezhetők, így ha egy részecske eltűnik egy találkozási pontba, akkor ez vagy azt jelenti, hogy a részecske létrejött vagy megsemmisült, attól függően, hogy az időben milyen irányba haladt.
K: Hogyan számoljuk ki egy ütközés teljes valószínűségi amplitúdóját?
V: Ezt úgy számoljuk ki, hogy az egyes vonalak és csúcsok valószínűségi amplitúdóit összeszorozzuk, majd ezeket a valószínűségi amplitúdókat az összes lehetséges találkozási pontra vonatkozóan megfelelő súllyal összeadjuk. Ez adja a részecskegyorsítóban történő ütközés teljes valószínűségi amplitúdóját, amely megmondja, hogy a részecskék milyen valószínűséggel pattannak egymásnak egy adott irányban.
K: Ki találta fel a Feynman-diagramokat?
V: A Feynman-diagramok Richard Feynman után kapták a nevüket, aki elnyerte a fizikai Nobel-díjat. A kvantumelektrodinamikával (QED) kapcsolatos munkája részeként fejlesztette ki őket.
K: Milyen részecskékről van szó a QED-ben?
V: A QED-ben csak kétféle részecske létezik - elektronok (kis részecskék az atomokban) és fotonok (fényrészecskék). Az egyetlen dolog, ami megtörténhet, hogy egy elektron (vagy antirészecskéje) fotont bocsát ki (vagy nyel el), tehát minden ütközésnek csak egy építőeleme van.
K: Mit jelent a képzeletbeli rész, amikor a kibocsátási valószínűségekről beszélünk?
V: A képzeletbeli rész az elektron töltését jelenti, amikor a QED elméletben a kibocsátási valószínűségekről beszélünk.
