Feynman-diagram , en grafisk metod för att representera växelverkan mellan elementära partiklar, uppfunnen på 1940- och 50-talet av den amerikanska teoretiska fysikern Richard P. Feynman . Infördes under utvecklingen av teorin om kvantelektrodynamik som ett hjälpmedel för att visualisera och beräkna effekterna av elektromagnetiska interaktioner mellan elektroner och fotoner, används nu Feynman-diagram för att skildra alla typer av partikelinteraktioner.
Feynman-diagram över växelverkan mellan en elektron och den elektromagnetiska kraften Grundvinkeln (V) visar utsändningen av en foton (γ) av en elektron ( är -). Encyclopædia Britannica, Inc.
Ett Feynman-diagram är en tvådimensionell representation där en axel, vanligtvis den horisontella axeln, väljs för att representera rymden, medan den andra (vertikala) axeln representerar tid. Raka linjer används för att skildra fermioner - grundläggande partiklar med halva heltal värden på inneboende vinkelmoment (spin), såsom elektroner ( är -) - och vågiga linjer används för bosoner - partiklar med heltal rotationsvärden, såsom fotoner (γ). På en konceptuell nivåfermioner kan betraktas som materiepartiklar, som upplever effekten av en kraft som härrör från utbytet av bosoner, så kallade kraftbärare eller fältpartiklar.
Vid kvant nivå interaktionerna mellan fermioner uppstår genom utsläpp och absorption av fältpartiklarna associerade med grundläggande interaktioner av materia, särskilt den elektromagnetiska kraften, den starka kraften och den svaga kraften. Den grundläggande interaktionen visas därför i ett Feynman-diagram som ett toppunkt - dvs en korsning av tre linjer. På detta sätt visas till exempel en elektrons väg som två raka linjer anslutna till en tredje, vågig linje där elektronen avger eller absorberar en foton. (Sefigur.)
Feynman-diagram används av fysiker för att göra mycket exakta beräkningar av sannolikheten för en viss process, såsom elektron-elektron-spridning, till exempel i kvantelektrodynamik. Beräkningarna måste innehålla termer motsvarande alla raderna (representerande förökande partiklar) och alla hörn (som representerar interaktioner) som visas i diagrammet. Dessutom, eftersom en given process kan representeras av många möjliga Feynman-diagram, måste bidrag från varje möjligt diagram införas i beräkningen av den totala sannolikheten att en viss process kommer att inträffa. Jämförelse av resultaten av dessa beräkningar med experimentella mätningar har avslöjat en extraordinär nivå av noggrannhet, med enighet om nio signifikanta siffror i vissa fall.
De enklaste Feynman-diagrammen involverar endast två hörn, som representerar emission och absorption av en fältpartikel. (Sefigur.) I detta diagram finns en elektron ( är -) avger en foton vid V1och denna foton absorberas sedan något senare av en annan elektron vid V.två. Utsläppet av foton får den första elektronen att rekylera i rymden, medan absorptionen av fotonens energi och momentum orsakar en jämförbar avböjning i den andra elektronens väg. Resultatet av denna interaktion är att partiklarna rör sig bort från varandra i rymden.
Feynman-diagram över den enklaste interaktionen mellan två elektroner ( är -) De två hörnpunkterna (V1och Vtvå) representerar emissionen respektive absorptionen av en foton (γ). Encyclopædia Britannica, Inc.
Ett spännande inslag i Feynman-diagrammen är att antipartiklar representeras som vanliga materiepartiklar som rör sig bakåt i tiden - det vill säga med pilhuvudet vänt på de linjer som visar dem. Till exempel i en annan typisk interaktion (visas ifigur), kolliderar en elektron med sin antipartikel, en positron ( är +), och båda förintas. En foton skapas av kollisionen och den bildar därefter två nya partiklar i rymden: en muon (μ-) och dess antipartikel, en antimuon (μ+). I diagrammet för denna interaktion finns båda antipartiklarna ( är +och μ+) representeras som deras motsvarande partiklar som rör sig bakåt i tiden (mot det förflutna).
när ska man lägga och ligga
Feynman-diagram över förintelsen av en elektron ( är -) av en positron ( är +) Förintelsen av partikel-antipartikelparet leder till bildandet av en muon (μ-) och ett antimon (μ+). Båda antipartiklarna ( är +och μ+) representeras som partiklar som rör sig bakåt i tiden; det vill säga pilarna är omvända. Encyclopædia Britannica, Inc.
Mer komplexa Feynman-diagram, som involverar emission och absorption av många partiklar, är också möjliga, som visas ifigur. I detta diagram utbyter två elektroner två separata fotoner, vilket ger fyra olika interaktioner vid V1, Vtvå, V3och V4respektive.
Feynman-diagram över en komplex interaktion mellan två elektroner ( är -) med fyra hörn (V1, Vtvå, V3, V4) och en elektron-positron-slinga. Encyclopædia Britannica, Inc.
Copyright © Alla Rättigheter Förbehållna | asayamind.com