Die Grundlagen von Feynman-Diagrammen

Feynman-Diagramme und Feynman-Kalkül - Wichtige Begriffe und Grundsätze

Ein Feynman-Diagramm besteht aus einzelnen Bausteinen, die nach bestimmten Regeln zusammengesetzt werden.

Folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die wichtigsten Bausteine eines Feynman-Diagramms:

Teilchen bzw. Austauschteilchen	Graphische Darstellung im Feynman-Diagramm ("Baustein")
Photon ( g -Quant)
Gluon (g)
W ⁺, W ^- und Z ⁰ - Bosonen
Teilchen (z.B. Elektron e)
Antiteilchen (z.B. des Elektrons e)

Regeln:

Ein Feynman-Diagramm stellt eine Art Zeit-Ort -Diagramm dar, wobei die Zeitachse ( à ) von links
nach rechts und die Ortsachse ( á ) von unten nach oben läuft (In der Literatur findet man auch die
umgekehrte Darstellung).
Ein Antiteilchen wird in der Zeit rückwärts laufend dargestellt (vgl. Tabelle).
An einem Wechselwirkungspunkt ( Vertex, die Vertices ) muss Energie- und Impulserhaltung gelten.

Mit den Erklärungen und Regeln können wir nun ein Diagramm der Bhabha-Streuung

interpretieren (Abbildung rechts; als Hilfe ist noch die Zeitachse mit eingetragen):
Ein Elektron ("e" unten links) und sein

Antiteilchen, ein Positron ("e ⁺ " oben links) laufen ein und ein Elektron und ein Positron laufen wieder heraus. Die elektromagnetische Wechselwirkung (Bhabha-Streuung) wird dabei durch den Austausch eines Photons vermittelt.

Zeitachse zeigt nach rechts, Kreuzungspunkte heißen Vertex

Da die Linien nach der Wechselwirkung wieder auseinanderlaufen, wird nocheinmal deutlich, dass das Diagramm nicht die Bahnen der Teilchen darstellt.

Beobachtbare und virtuelle Teilchen:

Äußere Linien sind Linien, bei denen nur das Ende oder der Anfang einen Vertex berühren.
   Die äußeren Linien stellen beobachtbare Teilchen dar.
Innere Linien sind Linien, bei denen Anfang und Ende je einen oder auch den gleichen Vertex
   berühren. Die inneren Linien stellen sogenannte virtuelle, das heißt grundsätzlich nicht
   beobachtbare bzw. im Endzustand des Prozesses nicht vorhandene Teilchen dar.
   So kann z.B. das Photon bei obiger Bhabha-Streuung nicht beobachtet werden.

Auf der nächsten Seite folgen ein paar Testfragen zum Einüben der neuen Begriffe und Regeln.