Βρίσκεστε εδώ: Αρχική Σελίδα >> Νέες Ιδέες >> Διαγράμματα Feynman

Διαγράμματα Feynman

Feynman DiagramsΟ R. P. Feynman υπήρξε μία από τις πιο ελκυστικές προσωπικότητες στην ιστορία της Φυσικής. Μοιράσθηκε το βραβείο Νόμπελ το 1965 για το ρόλο που είχε στην ανάπτυξη της Κβαντικής Ηλεκτροδυναμικής

Τα Διαγράμματα Feynman αναπαριστούν τις αλληλεπιδράσεις στοιχειωδών σωματιδίων και βέβαια, ανακαλύφθηκαν από αυτόν στην ποσπάθειά του να βελτιώσει την Κβαντική Ηλεκτροδυναμική. Σήμερα τα ίδια διαγράμματα χρησιμοποιούνται για να αναπαραστήσουν κάθε μορφής αλληλεπίδραση στοιχειωδών σωματιδίων.

Σε ένα Διάγραμμα Feynman ο ένας άξονας π.χ. ο οριζόντιος αναπαριστά το διάστημα και ο κάθετος το χρόνο. Ευθείες γραμμές χρησιμοποιούνται για να απεικονίσουν φερμιόνια (σωματίδια με σπιν 1/2, 3/2, 5/2 κλπ) και κυματοειδείς γραμμές για να απεικονίσουν μποζόνια (σωματίδια με ακέραιο σπιν π.χ. φωτόνια).

Σε κβαντικό επίπεδο οι αλληλεπιδράσεις των φερμιονίων συμβαίνουν με την απορρόφηση ή την εκπομπή σωματιδίων που συνδέονται με ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις συγκεκριμένα με την ισχυρή και την ασθενή ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Όλα αυτά τα σωματίδια είναι μποζόνια. Συνεπώς η βασική αλληλεπίδραση που μας δείχνει ένα Διάγραμμα Feynman είναι η διασταύρωση τριών γραμμών. Feynman DiagramsΣε αυτήν την περίπτωση, η τροχιά ενός π.χ. ηλεκτρόνιου εμφανίζεται ως δύο ευθείες γραμμές που συνδέονται με μια τρίτη, κυματοειδή αυτή τη φορά, όπου το ηλεκτρόνιο εκπέμπει ή απορροφά ένα φωτόνιο.

Οι υπολογισμοί μια συγκεκριμένης διαδικασίας πρέπει να σχετίζονται με όλες τις γραμμές που εικονίζει ένα Διάγραμμα Feynman και γίνονται αφού πρώτα σχεδιαστούν όλα τα πιθανά διαγράμματα που αφορούν την πιθανότητα να συμβεί μία συγκεκριμένη αλληλεπίδραση.

Tα απλούστερα διαγράμματα περιέχουν δύο μόνο τροχιές, οι οποίες αναπαριστούν την εκπομπή κι απορρόφηση ενός σωματιδίου. Στο διάγραμμα αυτό ένα πρωτόνιο (p+) εκπέμπει ένα φωτόνιο στο V1 και λίγο αργότερα το φωτόνιο αυτό απορροφάται από ένα ηλεκτρόνιο στο V2. Η εκπομπή του φωτονίου προκαλεί στο πρωτόνιο αλλαγή της θέσης του και αντίστοιχη αλλαγή προκαλεί στο ηλεκτρόνιο η απορρόφηση του φωτονίου. Το αποτέλεσμα της όλης αλληλεπίδρασης είναι η αλλαγή στη θέση των φορτισμένων σωματιδίων.

Ένα συναρπαστικό χαρακτηριστικό των Διαγραμμάτων Feynman είναι ότι αντισωματίδια αναπαριστώνται ως κανονικά σωματίδια που κινούνται πίσω στο χρόνο. Feynman DiagramsFeynman DiagramsΣτην εικόνα δεξιά, ένα ηλεκτρόνιο συγκρούεται με το αντισωματίδιό του, ένα ποζιτρόνιο (e+) και στην πορεία και τα δύο εξουδετερώνονται. Κατά τη σύγκρουση, εκπέμπεται ένα φωτόνιο, το οποίο καταρρέει σε δύο νέα σωματίδια, ένα μιόνιο (μ-) κι ένα αντιμιόνιο (μ+).Στο διάγραμμα και τα δύο αντισωματίδια (e+, μ+) κινούνται προς το παρελθόν, ενώ τα (e-, μ-) προς το μέλλον.

Περισσότερο πολύπλοκα Διαγράμματα Feynman αφορούν στην εκπομπή κι απορρόφηση περισσότερων σωματιδίων, όπως δείχνει το τελευταίο διάγραμμα. Σε αυτό, δύο ηλεκτρόνια ανταλλάσουν δύο διαφορετικά φωτόνια, προκαλώντας διαφορετικές αλληλεπιδράσεις στα V1, V2, V3, και V4.