Diagram Feynmana
Diagram Feynmana to diagram, który pokazuje, co się dzieje, gdy zderzają się cząstki elementarne.
Schematy Feynmana są używane w mechanice kwantowej. Diagram Feynmana ma linie o różnych kształtach - proste, kropkowane i prostokątne - które spotykają się w punktach zwanych wierzchołkami. Są to punkty, w których linie zaczynają się i kończą. Punkty na diagramach Feynmana, w których spotykają się linie, reprezentują dwie lub więcej cząstek, które znajdują się w tym samym punkcie w przestrzeni w tym samym czasie. Linie na diagramie Feynmana reprezentują amplitudę prawdopodobieństwa, że cząstka przejdzie z jednego miejsca w drugie.
Na wykresach Feynmana, cząsteczki mogą poruszać się zarówno do przodu jak i do tyłu w czasie. Kiedy cząsteczka cofnie się w czasie do tyłu, nazywa się ją antycząsteczką. Punkty styku dla linii mogą być również interpretowane w czasie do przodu lub do tyłu, tak że jeśli cząstka znika w punkcie styku, oznacza to, że została stworzona lub zniszczona, w zależności od kierunku w czasie, z którego przyszła.
Wszystkie linie i wierzchołki mają amplitudę. Kiedy pomnożymy amplitudę prawdopodobieństwa dla tych linii, amplitudę dla cząstek, które mają iść od miejsca, w którym zaczynają się spotykać, do następnego punktu spotkania i tak dalej, a także pomnożymy przez amplitudę dla każdego punktu spotkania, otrzymamy liczbę, która powie nam całkowitą amplitudę dla cząstek, aby zrobiły to, co mówi diagram. Jeżeli zsumujesz wszystkie te amplitudy prawdopodobieństwa na wszystkich możliwych punktach spotkania i na wszystkich punktach początkowych i końcowych z odpowiednią wagą, otrzymasz całkowitą amplitudę prawdopodobieństwa dla zderzenia w akceleratorze cząstek, która mówi ci o całkowitym prawdopodobieństwie, że te cząstki odbiją się od siebie w określonym kierunku.
Wykresy Feynmana zostały nazwane na cześć Richarda Feynmana, który zdobył Nagrodę Nobla z 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 zdarzyć jest to, że elektron (lub jego antycząstka) może emitować (lub pochłaniać) foton, a więc jest tylko jeden element składowy dla każdego zderzenia. Amplituda prawdopodobieństwa dla emisji jest bardzo prosta - nie ma części rzeczywistej, a część urojona jest ładunkiem elektronu.
W tym schemacie Feynmana, elektron i pozyton niszczą się wzajemnie, tworząc wirtualny foton, który staje się parą kwarkowo-antykwarkową. Następnie wypromieniowuje się gluon
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest diagram Feynmana?
O: Diagram Feynmana to diagram, który pokazuje, co dzieje się podczas zderzenia cząstek elementarnych. Składa się z linii o różnych kształtach - prostych, kropkowanych i kwadratowych - które spotykają się w punktach zwanych wierzchołkami. Wierzchołki to miejsca, gdzie linie zaczynają się i kończą, i reprezentują dwie lub więcej cząstek, które znajdują się w tym samym czasie w tym samym punkcie przestrzeni.
P: Co przedstawiają linie na diagramie Feynmana?
O: Linie na diagramie Feynmana przedstawiają amplitudę prawdopodobieństwa przejścia cząstki z jednego miejsca do drugiego. Można je również interpretować w czasie do przodu lub do tyłu, więc jeżeli cząstka znika w punkcie spotkania, oznacza to, że albo została stworzona, albo zniszczona, w zależności od jej kierunku w czasie.
P: Jak oblicza Pan całkowitą amplitudę prawdopodobieństwa dla zderzenia?
O: Oblicza się ją mnożąc wszystkie amplitudy prawdopodobieństwa dla każdej linii i wierzchołka, a następnie sumując te amplitudy prawdopodobieństwa dla wszystkich możliwych punktów spotkań z odpowiednią wagą. W ten sposób otrzymuje się całkowitą amplitudę prawdopodobieństwa dla zderzenia w akceleratorze cząstek, która mówi, jak prawdopodobne jest, że cząstki odbiją się od siebie w danym kierunku.
P: Kto wymyślił diagramy Feynmana?
O: Diagramy Feynmana zostały nazwane na cześć Richarda Feynmana, który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Opracował je w ramach swojej pracy nad elektrodynamiką kwantową (QED).
P: Jakie cząstki występują w QED?
O: W QED istnieją tylko dwa rodzaje cząstek - elektrony (małe cząstki wewnątrz atomów) i fotony (cząstki światła). Jedyne, co może się zdarzyć, to że elektron (lub jego antycząstka) może wyemitować (lub zaabsorbować) foton, a więc istnieje tylko jeden budulec dla każdego zderzenia.
P: Co oznacza część urojona, gdy mówimy o prawdopodobieństwie emisji?
O: Część urojona oznacza ładunek elektronu, gdy mówimy o prawdopodobieństwie emisji w teorii QED.
