Feynman-diagram
Et Feynman-diagram er et diagram, der viser, hvad der sker, når elementarpartikler støder sammen.
Feynman-diagrammer anvendes i kvantemekanikken. Et Feynman-diagram har linjer i forskellige former - lige, stiplede og snoede - som mødes i punkter, der kaldes hjørner. Hjørnerne er det sted, hvor linjerne begynder og slutter. De punkter i Feynman-diagrammer, hvor linjerne mødes, repræsenterer to eller flere partikler, der tilfældigvis befinder sig på samme sted i rummet på samme tid. Linjerne i et Feynman-diagram repræsenterer sandsynlighedsamplituden for, at en partikel kan gå fra et sted til et andet.
I Feynman-diagrammer kan partiklerne både gå frem og tilbage i tiden. Når en partikel går baglæns i tiden, kaldes den en antipartikel. Linjernes mødesteder kan også tolkes fremad eller bagud i tiden, så hvis en partikel forsvinder ind i et mødested, betyder det, at partiklen enten er blevet skabt eller ødelagt, alt efter hvilken retning i tiden partiklen kom ind fra.
Alle linjer og hjørner har en amplitude. Når man multiplicerer sandsynlighedsamplituden for linjerne, amplituden for partiklerne til at gå fra det sted, hvor de starter, til det sted, hvor de mødes, og til det næste mødested osv., og også multiplicerer med amplituden for hvert mødested, får man et tal, der fortæller den samlede amplitude for partiklerne til at gøre det, som diagrammet siger, at de gør. Hvis man lægger alle disse sandsynlighedsamplituder sammen over alle mulige mødesteder og over alle start- og slutpunkter med en passende vægt, får man den samlede sandsynlighedsamplitude for en kollision i en partikelaccelerator, som fortæller den samlede sandsynlighed for, at disse partikler preller af på hinanden i en bestemt retning.
Feynman-diagrammer er opkaldt efter Richard Feynman, som vandt Nobelprisen i fysik. Hans diagrammer er meget enkle i forbindelse med kvanteelektrodynamikken (QED), hvor der kun er to slags partikler: elektroner (små partikler i atomerne) og fotoner (lyspartikler). I QED er det eneste, der kan ske, at en elektron (eller dens antipartikel) kan udsende (eller absorbere) en foton, så der er kun én byggesten for enhver kollision. Sandsynlighedsamplituden for emissionen er meget enkel - den har ingen realdel, og den imaginære del er elektronens ladning.
I dette Feynman-diagram ødelægger en elektron og en positron hinanden og producerer en virtuel foton, som bliver til et kvark-antiquark-par. Derefter udstråler man en gluon
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er et Feynman-diagram?
A: Et Feynman-diagram er et diagram, der viser, hvad der sker, når elementarpartikler støder sammen. Det består af linjer i forskellige former - lige, stiplede og snørklede - som mødes i punkter, der kaldes hjørner. Toppene er de steder, hvor linjerne begynder og slutter, og de repræsenterer to eller flere partikler, der tilfældigvis befinder sig på samme sted i rummet på samme tid.
Sp: Hvad repræsenterer linjerne i et Feynman-diagram?
Svar: Linjerne i et Feynman-diagram repræsenterer sandsynlighedsamplituden for, at en partikel kan gå fra et sted til et andet. De kan også fortolkes fremad eller bagud i tiden, så hvis en partikel forsvinder ind i et mødested, betyder det enten, at partiklen blev skabt eller ødelagt, afhængigt af dens retning i tiden.
Spørgsmål: Hvordan beregner man den samlede sandsynlighedsamplitude for en kollision?
Svar: Man beregner dette ved at multiplicere alle sandsynlighedsamplituder for hver linje og hvert toppunkt og derefter lægge alle disse sandsynlighedsamplituder sammen over alle mulige mødepunkter med en passende vægt. Dette giver den samlede sandsynlighedsamplitude for en kollision i en partikelaccelerator, som fortæller, hvor sandsynligt det er, at partiklerne preller af på hinanden i en bestemt retning.
Spørgsmål: Hvem opfandt Feynman-diagrammerne?
Svar: Feynman-diagrammer er opkaldt efter Richard Feynman, som vandt Nobelprisen i fysik. Han udviklede dem som led i sit arbejde med kvanteelektrodynamik (QED).
Spørgsmål: Hvilke slags partikler er involveret i QED?
Svar: I QED er der kun to slags partikler - elektroner (små partikler inde i atomerne) og fotoner (lyspartikler). Det eneste, der kan ske, er, at en elektron (eller dens antipartikel) kan udsende (eller absorbere) en foton, så der er kun én byggesten for enhver kollision.
Spørgsmål: Hvad betyder en imaginær del, når man taler om emissionssandsynligheder?
Svar: En imaginær del betyder en elektrons ladning, når man taler om emissionssandsynligheder inden for QED-teorien.
