Diagram Feynmana

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Diagram Feynmana

Diagram Feynmana – sposób graficznego zapisu pewnych równań fizycznych wymyślony przez Richarda Feynmana.

Anihilacja (z łac. annihilatio – unicestwienie, od nihil – nic) – proces prowadzący do całkowitej destrukcji materii posiadającej masę. W fizyce anihilacją nazywamy oddziaływanie cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka zostają zamienione na fotony (zasada zachowania pędu nie dopuszcza możliwości powstania jednego fotonu – zawsze powstają co najmniej dwa) o sumarycznej energii równoważnej masom cząstki i antycząstki, zgodnie ze wzorem Einsteina: E=mc² (zobacz: Szczególna teoria względności). Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.

W niektórych zastosowaniach (fizyka cząstek elementarnych, funkcje Greena) problemem porównywalnym z trudnością wykonywania obliczeń jest problem znalezienia wyrażeń, które mają być obliczone. Feynman rozwiązał ten problem proponując, aby pewnym typom wyrażeń przyporządkować określone elementy graficzne (fragmenty grafów), w ten sposób znajdowanie potrzebnych wyrażeń sprowadził do znajdowania grafów o zadanych parametrach (korzystając z reguł konstrukcji grafów zależnych od dziedziny zastosowania).

Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych.Diagram-kijanka (ang. tadpole) – jednopętlowy diagram Feynmana z jedną zewnętrzną linią dający wkład do jednopunktowej funkcji korelacji (czyli do próżniowej wartości oczekiwanej pola). Jednopętlowy diagram z propagatorem wchodzącym do tego samego wierzchołka, z którego wyszedł, także są często nazywane kijankami.

Przykłady[ | edytuj kod]

Podstawowym procesem elektrodynamiki kwantowej jest "zderzenie" w czasoprzestrzeni dwóch elektronów (ogólnie: dwóch identycznych cząstek obdarzonych ładunkiem) i fotonu: Rozpraszanie fotonów na elektronach.

Obracając ten proces pod różnymi "kątami" lub łącząc go w kaskady uzyskuje się wszystkie zjawiska opisywane przez tę teorię. W poniższych obrazkach linie czarne to elektrony, linie z niebieską poświatą to fotony. Cząstki oznaczane symbolem "e z minusem" to zwykłe elektrony, a te oznaczane symbolem "e z plusem" – pozytony (antyelektrony). Czas płynie z dołu do góry.

Funkcja Greena, propagator - funkcja stanowiąca jądro operatora całkowego, będącego odwrotnym do operatora różniczkowego w zwyczajnym bądź cząstkowym równaniu różniczkowym wraz z warunkami początkowymi lub brzegowymi.Elektrodynamika kwantowa (ang. QED – Quantum ElectroDynamics) jest to kwantowa teoria pola opisująca oddziaływanie elektromagnetyczne. Jest ona kwantowym uogólnieniem elektrodynamiki klasycznej. Elektrodynamika kwantowa wyjaśnia takie zjawiska jak rozszczepianie poziomów energetycznych atomu w polach elektrycznych i magnetycznych oraz zwiększanie się wówczas liczby linii widmowych.

Odpychanie elektronów: Odpychanie elektronów

Anihilacja elektronu i pozytonu: Anihilacja elektronu i pozytonu

Tzw. polaryzacja próżni: Polaryzacja próżni

Każdy z takich diagramów daje informację o prawdopodobieństwach przemian cząstek. Aby obliczyć prawdopodobieństwo przejścia od jednego stanu kwantowego do drugiego, należy dodać do siebie wkłady od wszystkich diagramów rozpoczynających się jednym stanem a kończących drugim.

Fizyka cząstek elementarnych, fizyka wielkich energii – dział fizyki, którego celem jest badanie cząstek atomowych oraz oddziaływań zachodzących między nimi.Teoria perturbacji (nazywana też rachunkiem zaburzeń) jest zbiorem metod matematycznych, które są używane do znalezienia przybliżonego rozwiązania problemu, który nie może być rozwiązany w sposób ścisły, dostarczając bezpośrednie rozwiązanie problemu. Teoria perturbacji może być zastosowana do rozwiązania problemu, gdy można go przedstawić jako część dającą bezpośrednie rozwiązanie i stosunkowo mały człon zaburzający.
Bezspinowe diagramy Feynmana dla reakcji pozyton-elektron

Innym przykładem problemu dla szczególnego przypadku elektrodynamiki kwantowej jest znalezienie przekroju czynnego na oddziaływanie elektron-pozyton, które może zachodzić na wiele sposobów. W pierwszym rzędzie rachunku zaburzeń wkład elektromagnetyczny będzie pochodził od dwóch rodzajów oddziaływania:

Przekrój czynny – wielkość fizyczna stosowana w statystycznym opisie zderzeń cząstek bądź obiektów. Określa prawdopodobieństwo zajścia zderzenia, a zdefiniowana jest jako pole powierzchni, mierzone na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku ruchu pocisku, w które musi on trafiać, by doszło do zderzenia.Pozyton, antyelektron (nazywany też pozytronem wskutek kalkowania ang. nazwy positron) – elementarna cząstka antymaterii oznaczana symbolem e, będąca antycząstką elektronu. Należy do grupy leptonów.
  • wymiana fotonu (czyli oddziaływanie elektromagnetyczne)
  • proces anihilacja-kreacja
  • Każdy z tych dwóch przypadków może zostać zrealizowany na 16 sposobów (z czego niektóre są niemożliwe z uwagi na zasady zachowania lub inne związki symetrii) związanych z orientacją spinów oddziałujących cząstek.

    {{Cząstka infobox}} Nieznane pola: "szeroki". Elektron, negaton, e, β – trwała cząstka elementarna (lepton), jeden z elementów atomu. Oddziaływanie elektromagnetyczne to jedno z czterech znanych fizyce oddziaływań elementarnych. Odpowiada za siły działające między cząstkami posiadającymi ładunek elektryczny. Jego odkrywcą był Duńczyk Hans Christian Ørsted.


    Zobacz też[ | edytuj kod]

  • twierdzenie Furry’ego
  • diagram-kijanka
  • Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Feynmana diagramy, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-28].




    Warto wiedzieć że... beta

    Kreacja par (tworzenie par) – proces powstania pary cząstka-antycząstka z energii fotonu (lub innego neutralnego bozonu), jest procesem odwrotnym do anihilacji.

    Reklama