Feynmanov diagram
Feynmanov diagram je diagram, ktorý znázorňuje, čo sa stane pri zrážke elementárnych častíc.
Feynmanove diagramy sa používajú v kvantovej mechanike. Feynmanov diagram má čiary rôznych tvarov - rovné, prerušované a kľukaté - ktoré sa stretávajú v bodoch nazývaných vrcholy. Vrcholy sú miesta, kde sa čiary začínajú a končia. Body vo Feynmanových diagramoch, v ktorých sa stretávajú čiary, predstavujú dve alebo viac častíc, ktoré sa nachádzajú v tom istom bode v priestore v tom istom čase. Čiary vo Feynmanovom diagrame predstavujú amplitúdu pravdepodobnosti prechodu častice z jedného miesta na druhé.
Vo Feynmanových diagramoch sa častice môžu pohybovať v čase dopredu aj dozadu. Keď sa častica pohybuje v čase dozadu, nazýva sa antičastica. Stretávacie body čiar možno tiež interpretovať dopredu alebo dozadu v čase, takže ak častica zanikne v stretávacom bode, znamená to, že častica bola buď vytvorená, alebo zničená, v závislosti od smeru v čase, z ktorého častica prišla.
Všetky čiary a vrcholy majú amplitúdu. Keď vynásobíte amplitúdu pravdepodobnosti pre čiary, amplitúdu pre častice, aby prešli z miesta, kde začínajú, do miesta, kde sa stretávajú, a do ďalšieho bodu stretnutia a tak ďalej, a tiež vynásobíte amplitúdu pre každý bod stretnutia, dostanete číslo, ktoré vám povie celkovú amplitúdu pre častice, aby urobili to, čo hovorí diagram. Ak spočítate všetky tieto amplitúdy pravdepodobnosti nad všetkými možnými bodmi stretnutia a nad všetkými východiskovými a koncovými bodmi s príslušnou váhou, dostanete celkovú amplitúdu pravdepodobnosti pre zrážku v urýchľovači častíc, ktorá vám hovorí o celkovej pravdepodobnosti, že sa tieto častice navzájom odrazia v ľubovoľnom konkrétnom smere.
Feynmanove diagramy sú pomenované po Richardovi Feynmanovi, ktorý získal Nobelovu cenu za fyziku. Jeho diagramy sú veľmi jednoduché v prípade kvantovej elektrodynamiky (QED), kde existujú len dva druhy častíc: elektróny (malé častice vo vnútri atómov) a fotóny (častice svetla). V QED sa môže stať len to, že elektrón (alebo jeho antičastica) môže vyžarovať (alebo pohlcovať) fotón, takže pre každú zrážku existuje len jeden stavebný prvok. Amplitúda pravdepodobnosti pre emisiu je veľmi jednoduchá - nemá reálnu časť a imaginárna časť je náboj elektrónu.
V tomto Feynmanovom diagrame sa elektrón a pozitrón navzájom zničia, pričom vznikne virtuálny fotón, ktorý sa stane párom kvark-antikvark. Potom jeden z nich vyžaruje gluón
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to Feynmanov diagram?
Odpoveď: Feynmanov diagram je diagram, ktorý ukazuje, čo sa stane, keď sa elementárne častice zrazia. Pozostáva z čiar rôznych tvarov - rovných, prerušovaných a kľukatých - ktoré sa stretávajú v bodoch nazývaných vrcholy. Vrcholy sú miesta, kde sa čiary začínajú a končia, a predstavujú dve alebo viac častíc, ktoré sa v rovnakom čase nachádzajú v rovnakom bode priestoru.
Otázka: Čo predstavujú čiary vo Feynmanovom diagrame?
Odpoveď: Čiary vo Feynmanovom diagrame predstavujú amplitúdu pravdepodobnosti prechodu častice z jedného miesta na druhé. Môžu sa tiež interpretovať dopredu alebo dozadu v čase, takže ak častica zmizne v bode stretnutia, znamená to, že bola buď vytvorená, alebo zničená v závislosti od jej smeru v čase.
Otázka: Ako vypočítate celkovú amplitúdu pravdepodobnosti zrážky?
Odpoveď: Vypočítate ju tak, že vynásobíte všetky amplitúdy pravdepodobnosti pre každú čiaru a vrchol a potom všetky tieto amplitúdy pravdepodobnosti vo všetkých možných bodoch stretnutia s príslušnou váhou spočítate. Takto získate celkovú amplitúdu pravdepodobnosti pre zrážku v urýchľovači častíc, ktorá vám povie, aká je pravdepodobnosť, že sa častice navzájom odrazia v určitom smere.
Otázka: Kto vymyslel Feynmanove diagramy?
Odpoveď: Feynmanove diagramy boli pomenované podľa Richarda Feynmana, ktorý získal Nobelovu cenu za fyziku. Vytvoril ich ako súčasť svojej práce o kvantovej elektrodynamike (QED).
Otázka: O aké častice ide v QED?
Odpoveď: V QED existujú len dva druhy častíc - elektróny (malé častice vo vnútri atómov) a fotóny (častice svetla). Jediné, čo sa môže stať, je, že elektrón (alebo jeho antičastica) môže vyžarovať (alebo pohlcovať) fotón, takže pre každú zrážku existuje len jeden stavebný prvok.
Otázka: Čo znamená imaginárna časť, keď hovoríme o pravdepodobnosti emisie?
Odpoveď: Imaginárna časť znamená náboj elektrónu, keď hovoríme o pravdepodobnosti emisie v rámci teórie QED.
