Feynmanove diagramy

Tieto diagramy sa nazývajú podľa amerického fyzika Richarda Feynmana. Pomáhajú fyzikom zviditeľniť ako si častice hmoty vymieňajú sprostredkujúce častice. Tu sú niektoré...

Feynmanove diagramy sú oveľa viac ako obyčajné nákresy, sú tiež spôsobom zápisu zložitých rovníc. Každý prvok Feynmanovho diagramu odpovedá časti rovnice, takže Feynmanove diagramy pomáhajú fyzikom zjednodušiť ich matematiku. O toto sa nemusíme starať, poďme si ale pozrieť zopár Feynmanových diagramov niektorých jednoduchých procesov...

Tu elektrón a pozitrón odskočili od seba – odrazili sa, je technický termín – pomocou výmeny fotónu označeného gama. Toto je príklad interakcie, ktorá sa prejavuje ako sila.

V tomto príklade sa interakcia neprejavuje ako sila. Miesto toho sa elektrón a pozitrón navzájom zničia, alebo anihilujú, pričom vytvoria fotón, ktorý sa neskôr premení na dvojicu elektrón a pozitrón. Toto sa stane, keď sa stretne hmota a antihmota.

Pozrime sa bližšie na anihiláciu. Začíname vľavo, záporne nabitý elektrón a kladne nabitý pozitrón sa približujú, až sa zrazia. Keď sa tak stane, zaniknú, pričom vznikne fotón, ktorý nemá elektrický náboj; kladné a záporné sa vzájomne zrušilo. Trochu neskôr fotón sa premení na novú kladnú a novú zápornú časticu. Ak má pôvodná elektrón-pozitrónová zrážka správne množstvo energie, tieto častice by mohli byť dvojicami miónov, tau leptónov alebo kvarkov – tak, aby suma ich nábojov bola nulová. Zachovávanie elektrického náboja v interakciách častíc je základným prírodným zákonom.

Táto vyzerá veľmi podobne, ale vymenený je jeden z nositeľov slabej interakcie, Z častica.

Tu prebieha niečo odlišné, nositeľ slabej interakcie má elektrický náboj. V tomto prípade je nositeľom W častica. Na rozdiel od fotónov a Z častíc, sú W častice elektricky nabité, a to aj kladne, aj záporne. Tento proces by sa nemohol diať elektromagneticky, pretože s elektricky neutrálnym sprostredkovateľom by sa nezachovával elektrický náboj. Všimnite si, že niektoré procesy ako elektrón-pozitrónová zrážka prebiehajú s výmenou fotónu a Z častice: majú príspevky aj z elektromagnetickej, aj zo slabej interakcie.