פתיחת התפריט הראשי

דיאגרמת פיינמן

דיאגרמה פיזקלית

דיאגרמת פיינמן היא ייצוג של תהליכים בתורת השדות הקוונטית באמצעות מסלולי חלקיקים. היא הומצאה על ידי הפיזיקאי האמריקאי ריצ'רד פיינמן והוצגה לראשונה בשנת 1949. דיאגרמה זו, נתנה הסבר ויזואלי פשוט יחסית להבנה של תופעה מורכבת בפיזיקת חלקיקים.

תוכן עניינים

פיתוח הדיאגרמהעריכה

 
תרשים זרימה של הדרכים שונות בהן ניתן לקפל את ההקסופלקסגון, אשר שימש כשהשראה לבניית דיאגרמת פיינמן.

ריצ'רד פיינמן קיבל את ההשראה לדיאגרמות אלה בעקבות הפלקסגון שהוצג לו על ידי ארתור סטון(אנ') בשנת 1939. הוא בנה דיאגרמה המראה כיצד ניתן לעבור בין צדדיו השונים של פלקסגון בעל שישה צדדים המכונה הקספלקסגון(אנ')[1]. מקרה זה הוא דוגמה לדרך בה שעשועי מתמטיקה יכולים להוביל להתפתחויות בתחום המדע.

צורת הגרףעריכה

בדיאגרמה, המציגה את תנועת החלקיק כשציר אחד מסמן את הזמן והשני את המרחב, חלקיקים מיוצגים על ידי קווים, אשר עשויים להיות מפותלים או ישרים, עם חץ או בלי חץ, בהתאם לסוג החלקיק. נקודה בה הקווים מתחברים אחד לשני נקראת "צומת אינטראקציה", או פשוט "צומת". ישנם שלושה סוגים שונים של קווים: "קווים פנימיים" מחברים שני צמתים, "קווים נכנסים" נמתחים מ"העבר" אל תוך צומת ומייצגים את המצב הראשוני, ו"קווים יוצאים" נמתחים מצומת אל "העתיד" ומייצגים את המצב הסופי.

 
אלקטרון ופוזיטרוןאנטי-חלקיק של האלקטרון) נפגשים ומייצרים בתהליך של איון (אניהילציה) פוטון (הקו הגלי הכחול) ההופך לקווארק ואנטי קווארק הפולט גלואון (הקו הירוק).
משמעות סימון בגרף
פרמיון  
אנטיפרמיון  
בוזוני W±, Z  
גלואון (g)  
בוזון היגס

(או כל בוזון בעל ספין 0)

 
Terminator

(בוזון היגס שעובר תהליך של עיבוי בוז-איינשטיין)

 
בוזונים לפטונים
משמעות סימון בגרף משמעות סימון בגרף
פוטון   אלקטרון  
בוזון Z   פוזיטרון  
בוזון W +   מיואון  
בוזון W -   נייטרינו  

חוקי פיינמןעריכה

ישנם מספר חוקים על מנת ליצור דיאגרמה המייצגת תהליך פיזיקלי

  1. כל נקודת מפגש מיוצגת על ידי נקודה
  2. כל בוזון מיוצג על ידי קו גלי
  3. פרמיון מיוצג על ידי קו ישר המחבר שתי נקודות
  4. כל קו גלי חייב להיות מחובר בקצהו לנקודת מפגש של שני קוים מלאים, כלומר אין אפשרות למגע בין קו גלי לקו ישר שלא בנקודת מפגש של שני קוים ישרים.

ייצוג פשוט של תהליכים פיזיקלייםעריכה

 
תיאור בדיאגרמת פיינמן של דעיכת בטא מינוס כשנייטרון הופך לפרוטון (אחד הקווארקים הופך מלמטה ללמעלה) ולבוזון W- שהופך לאלקטרון ולאנטי-נייטרינו אלקטרוני.

הדיאגרמה מאפשרת לראות תהליכים פיזיקליים בצורה ויזואלית, שבלעדיה היו נדרשות נוסחאות רבות ומסובכות לתפישה מהירה. בנוסף, בדיאגרמה מתוארות האינטראקציות בצורה גרפית פשוטה כקווים וצמתים, כאשר גם בוזונים, המייצגים שדות, מיוצגים כחלקיקים לפשטות השרטוט.

תנועה נגד ציר הזמןעריכה

בדיאגרמת פיינמן, האנטי-חלקיקים (לדוגמה הפוזיטרון) נעים בניגוד לציר הזמן וכביכול נעים אחורה בזמן. פיינמן פרש זאת ממשוואת דיראק לפיה לאנטי-חלקיקים יש מסה וספין זהים לזה של החלקיק הרגיל, אך המטען החשמלי שלהם הפוך. משוואה זו הובילה לתוצאה לפיה לאנטי-חלקיקים יש אנרגיה שלילית[2]. פיינמן השתמש בפרשנותו של המתמטיקאי והפיזיקאי ארנסט שטוקלברג(אנ') של הפוזיטרון כאלקטרון הנע אחורה בזמן.

בתרבות הפופולריתעריכה

  • בסיטקום הטלוויזיוני המפץ הגדול נעשה שימוש בדיאגרמה שלעיל המייצגת חלקיק וירטואלי ההופך לזוג קווארק - אנטי-קווארק, בפרק "The Bat Jar Conjecture".

קישורים חיצונייםעריכה

  מדיה וקבצים בנושא דיאגרמת פיינמן בוויקישיתוף

הערות שולייםעריכה

  1. ^ Hilton, P., Pedersen, J., & Walser, H. (1997). The faces of the tri-hexaflexagon. Mathematics Magazine, 70(4), 243-251.
  2. ^ Feynman, R. (1949). "The theory of positrons". Physical Review. 76 (76): 749. Bibcode:1949PhRv...76..749F. doi:10.1103/PhysRev.76.749.