Diagram Feynmana

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).

Jednym z podstawowych procesów elektrodynamiki kwantowej w czasoprzestrzeni jest absorpcja/emisja fotonu przez elektron (ogólnie: cząstkę obdarzoną ładunkiem):  .

Obracając ten proces pod różnymi "kątami" lub łącząc go w kaskady uzyskuje się wszystkie zjawiska opisywane przez tę teorię. W poniższych obrazkach linie proste to elektrony, linie faliste to fotony (symbol ${\displaystyle \gamma }$ ). Symbol e⁻ oznacza elektron, a e⁺ – pozyton (antyelektron).

Odpychanie elektronów:  

Anihilacja elektronu i pozytonu:  

Tzw. 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.

 

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:

• 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.

Zobacz multimedia związane z tematem: Diagram Feynmana

• twierdzenie Furry’ego
• diagram-kijanka

•   Don Lincoln, Feynman diagrams (ang.), kanał Fermilabu na YouTube, 22 lutego 2016 [dostęp 2023-05-21].