Britannica Quiz

All About Physics Quiz

Cine a fost primul om de știință care a realizat un experiment de reacție nucleară controlată în lanț? Care este unitatea de măsură pentru ciclurile pe secundă? Testează-ți perspicacitatea în domeniul fizicii cu acest test.

O diagramă Feynman este o reprezentare bidimensională în care o axă, de obicei cea orizontală, este aleasă pentru a reprezenta spațiul, în timp ce a doua axă (verticală) reprezintă timpul. Liniile drepte sunt folosite pentru a reprezenta fermioni – particule fundamentale cu valori semiîntregi ale momentului unghiular intrinsec (spin), cum ar fi electronii (e-) – iar liniile ondulate sunt folosite pentru bosoni – particule cu valori întregi ale spinului, cum ar fi fotonii (γ). La nivel conceptual, fermionii pot fi considerați particule de „materie”, care resimt efectul unei forțe care rezultă din schimbul de bosoni, așa-numitele particule „purtătoare de forță” sau particule de câmp.

La nivel cuantic, interacțiunile fermionilor au loc prin emisia și absorbția particulelor de câmp asociate cu interacțiunile fundamentale ale materiei, în special forța electromagnetică, forța puternică și forța slabă. Prin urmare, interacțiunea fundamentală apare pe o diagramă Feynman sub forma unui „vertex” – adică o joncțiune a trei linii. În acest fel, traiectoria unui electron, de exemplu, apare ca două linii drepte conectate la o a treia linie, ondulată, unde electronul emite sau absoarbe un foton. (Vezi figura.)

Diagramele Feynman sunt folosite de fizicieni pentru a face calcule foarte precise ale probabilității oricărui proces dat, cum ar fi împrăștierea electron-electron, de exemplu, în electrodinamica cuantică. Calculele trebuie să includă termeni echivalenți tuturor liniilor (reprezentând particule care se propagă) și tuturor vârfurilor (reprezentând interacțiuni) prezentate în diagramă. În plus, deoarece un anumit proces poate fi reprezentat de mai multe diagrame Feynman posibile, contribuțiile fiecărei diagrame posibile trebuie introduse în calculul probabilității totale ca un anumit proces să aibă loc. Compararea rezultatelor acestor calcule cu măsurătorile experimentale a scos la iveală un nivel extraordinar de precizie, cu o concordanță de până la nouă cifre semnificative în unele cazuri.

Cele mai simple diagrame Feynman implică doar două vârfuri, reprezentând emisia și absorbția unei particule de câmp. (Vezi figura.) În această diagramă, un electron (e-) emite un foton la V1, iar acest foton este absorbit puțin mai târziu de un alt electron la V2. Emisia fotonului determină reculul primului electron în spațiu, în timp ce absorbția energiei și a impulsului fotonului determină o deviere comparabilă a traiectoriei celui de-al doilea electron. Rezultatul acestei interacțiuni este că particulele se îndepărtează una de cealaltă în spațiu.

O caracteristică intrigantă a diagramelor Feynman este aceea că antiparticulele sunt reprezentate ca particule obișnuite de materie care se deplasează înapoi în timp – adică cu capul săgeții inversat pe liniile care le reprezintă. De exemplu, într-o altă interacțiune tipică (prezentată în figură), un electron se ciocnește cu antiparticula sa, un pozitron (e+), și ambele sunt anihilate. În urma coliziunii se creează un foton, care formează ulterior două noi particule în spațiu: un muon (μ-) și antiparticula sa, un antimuon (μ+). În diagrama acestei interacțiuni, ambele antiparticule (e+ și μ+) sunt reprezentate ca fiind particulele lor corespunzătoare care se deplasează înapoi în timp (spre trecut).

Sunt posibile și diagrame Feynman mai complexe, care implică emisia și absorbția mai multor particule, așa cum se arată în figură. În această diagramă, doi electroni schimbă doi fotoni separați, producând patru interacțiuni diferite la V1, V2, V3 și, respectiv, V4.

.