Feynmandiagram
Ett Feynman-diagram är ett diagram som visar vad som händer när elementarpartiklar kolliderar.
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 på samma plats 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-diagrammen får partiklarna gå både framåt och bakåt i tiden. När en partikel går bakåt i tiden kallas den 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 du multiplicerar sannolikhetsamplituden för linjerna, amplituden för partiklarna att gå från den plats där de börjar till den plats där de möts, och till nästa mötespunkt och så vidare, och även multiplicerar med amplituden för varje mötespunkt, får du ett tal som anger 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 lämplig vikt får man den totala sannolikhetsamplituden för en kollision i en partikelaccelerator, som anger 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.
I det här Feynman-diagrammet förstör en elektron och en positron varandra och producerar en virtuell foton som blir ett kvark-antikvarkpar. Sedan strålar man ut en gluon
Frågor och svar
F: Vad är ett Feynman-diagram?
S: Ett Feynman-diagram är ett diagram som visar vad som händer när elementarpartiklar kolliderar. Det består av linjer i olika former - raka, streckade och snirkliga - som möts i punkter som kallas hörn. Höjdpunkterna är där linjerna börjar och slutar och representerar två eller flera partiklar som råkar befinna sig på samma plats i rummet vid samma tidpunkt.
F: Vad representerar linjerna i ett Feynman-diagram?
S: Linjerna i ett Feynman-diagram representerar sannolikhetsamplituden för en partikel att gå från en plats till en annan. De kan också tolkas framåt eller bakåt i tiden, så att om en partikel försvinner i en mötespunkt betyder det antingen att partikeln skapades eller förstördes beroende på dess riktning i tiden.
F: Hur beräknar man den totala sannolikhetsamplituden för en kollision?
S: Du beräknar detta genom att multiplicera alla sannolikhetsamplituder för varje linje och hörn och sedan summera alla dessa sannolikhetsamplituder över alla möjliga mötespunkter med en lämplig vikt. Detta ger dig den totala sannolikhetsamplituden för en kollision i en partikelaccelerator som talar om hur sannolikt det är att partiklar studsar mot varandra i en viss riktning.
F: Vem uppfann Feynman-diagrammen?
Svar: Feynman-diagrammen är uppkallade efter Richard Feynman, som fick Nobelpriset i fysik. Han utvecklade dem som en del av sitt arbete med kvantelektrodynamik (QED).
F: Vilken typ av partiklar är inblandade i QED?
S: I QED finns det bara två typer av partiklar - elektroner (små partiklar inuti atomer) och fotoner (ljuspartiklar). Det enda som kan hända är att en elektron (eller dess antipartikel) kan avge (eller absorbera) en foton, så det finns bara en byggsten för varje kollision.
F: Vad innebär en imaginär del när man talar om emissionssannolikheter?
S: En imaginär del innebär en elektrons laddning när man talar om emissionssannolikheter inom QED-teorin.
