O seguinte conjunto de imagens contém a informação sobre diagramas de Feynman que é necessária para compreender as explicações das páginas seguintes. Iremos usar como exemplo o muão, uma partícula carregada muito popular entre os físicos, embora desconhecida da população em geral. É produzida nas colisões dos raios cósmicos com os átomos da alta atmosfera e atravessa-nos regularmente no seu percurso descendente. Ao nível do mar aproximadamente um muão por minuto atravessa uma área do tamanho da sua unha (quantos muões o atravessam num ano?)
As 3 imagens na esquerda ilustram a sequência no decaimento do muão, e a última imagem ilustra uma aniquilação muão-anti-muão.
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Estes muões que vêm nos raios cósmicos (a maior parte são criados pela interacção de um raio cósmico energético no topo da atmosfera), têm uma vida média - medida sempre no referencial do muão - de 2,2 micro-segundos antes de decaírem
(aproximadamente 1/500 do mili-segundo). Nesta imagem apresenta-se o diagrama de Feynman representando o decaimento de muão num neutrino do muão, electrão e neutrino do electrão, mediado por uma partícula W-. A sequência cronológica está no eixo horizontal deste diagrama (eixo de tempo, t). A sequência espacial pode ser vista no eixo perpendicular (eixo do espaço, s). Há partículas que chegam (neste caso o muão) e partículas que partem (neste caso o neutrino, o anti-neutrino e o electrão), num diagrama de Feynman. Os leptões (muão, electrão, neutrinos) são representados por linhas rectas com uma pequena seta no meio, enquanto as partículas mediadoras da interacção fraca (bosões W, Z) e da interacção electromagnética (fotão, γ) são representadas por linhas onduladas. As anti-partículas representam-se sempre com uma seta que aponta para trás no tempo, enquanto as setas nas linhas das partículas estão orientadas no sentido para a frente no tempo.
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As interacções são descritas por vértices (aqui pintados de vermelho). Nestes pontos a carga, o momento (linear ou quantidade de movimento) e energia têm de ser conservados. O primeiro vértice representa o processo que acontece antes. Nesse temos uma interacção com um bosão W-, que é criado temporariamente. Este passo é chamado de emissão de uma partícula mediadora. Note-se que ao mesmo tempo é emitida uma partícula - o neutrino do muão, que sairá do diagrama.
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O segundo vértice mostra a criação de partículas. Aqui, o bosão W temporário transforma-se num electrão e num anti-neutrino do electrão.
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E se por acaso um muão chocar com um anti-muão durante o seu percurso através da atmosfera? Então ambos serão aniquilados, destruindo-se mutuamente e criando um fotão ou um bosão Z. Este processo é naturalmente chamado de aniquilação.
De facto, os diagramas de Feynman (propostos e desenvolvidos por Richard Feynman - Prémio Nobel da Física em 1965) são imagens de decaimentos e interações entre partículas, com um tratamento matemático rigoroso descrito pela teoria quântica do campo. Usando estas imagens, podem-se ilustrar processos complicados, cujas probabilidades de ocorrência também podem assim ser calculadas mais facilmente.
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