Die folgende Bildergalerie umfasst alle für unsere Messung wichtigen Informationen über Feynman-Diagramme. Sie erläutert dies an einem unter Teilchenphysikenr sehr populären Teilchen, das jedoch den meisten Menschen unbekannt ist, dem Myon. Myonen werden beispielsweise bei Kollisionen kosmischer Teilchen mit den Atomen der Atmosphäre erzeugt und fliegen auf ihrem Weg nach unten auch durch unsere Körper. Auf Meeresniveau beobachtet man in einer Fläche von der Größe eines Fingernagels unefähr ein Myon pro Minute. (Wieviele Myonen durchfliegen also (auf Meeresniveau) Deinen Körper in einem Jahr?)



Die drei Bilder auf der linken Seite zeigen die Abfolge des Myon-Zerfalls, das letzte Bild stellt eine Myon-Antimyon-Annihilation dar.



  • Diese kosmischen Myonen haben eine endliche Lebensdauer von 1/500 einer Millisekunde bevor sie zerfallen. In diesem Feynman-Diagramm sieht man den Zerfall des Myons in ein W--Teilchen und ein Myonneutrino. Das W--Teilchen zerfällt danach weiter in ein Elektron und in ein Elektron-Antineutrino. Dem Diagramm kannst Du diese zeitliche Abfolge anhand der waagerechten Dimension (der Zeit, abgekürzt mit t) entnehmen. Der räumliche Ablauf der Wechselwirkungen kann der senkrechten Achse entnommen werden. In einem Feynman-Diagramm gibt es stets eingehende (hier das Myon) und ausgehende Teilchen (hier die beiden Neutrinos und das Elektron). Leptonen werden mit geraden Linien dargestellt. Die Wechselwirkungsteilchen der schwachen (W- und Z-Teilchen) und elektromagnetischen (Photon) Wechselwirkung werden mit Schlangenlinien symbolisiert. Antiteilchen werden immer mit einem entgegen der Zeitrichtung laufenden Pfeil gezeichnet.
  • Wechselwirkungen werden durch die sog. Vertices (hier: rot) dargestellt. Sie markieren Orte, an denen Ladungs-, Impuls- und Energieerhaltung erfüllt sein muss. In unserem Fall handelt es sich beim ersten Vertex (dem zeitlich eher stattfindenden Prozess) um die Abstrahlung eines W--Teilchens. Man nennt diesen Prozess daher Abstrahlung eines Austauschteilchens.
  • Beim zweiten Knoten ist der Zerfall des W--Teilchens dargestellt. Es wandelt sich in ein Elektron und in ein Elektron-Antineutrino um.
  • Und was geschieht, wenn sich zufällig ein Myon und ein Antimyon in der Atmosphäre treffen? Sie annihilieren und erzeugen dabei entweder ein Photon oder ein Z-Teilchen. Diesen Prozess nennt man Paarvernichtung.


Im Übrigen sind Feynman-Diagramme (nach Richard Feynman – Nobelpreis für Physik 1965) bildliche Darstellungen von mathematischen Beiträgen zu Wechselwirkungen zwischen Teilchen, welche von der Quantenfeldtheorie beschrieben werden. Durch diese Darstellung veranschaulichen sie die Prozesse und erleichtern den Physikern das Berechnen ihrer Auftretenswahrscheinlichkeiten.

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