Feynman diaqramı

Feynman diaqramı — kvant mexanikasında hissəciklər arasındakı qarşılıqlı münasibətləri qrafik təsvir etmə metodudur. Bu metod onu yaratmış nəzəriyyəçi fizik Riçard Feynmanın adını daşıyır.

Ümumi məlumat

Riçard Feynman fizikanın sahələrindən olan Kvant Elektrodinamikasının qanunlarını və proseslərini diaqramlarla ifadə etmək metodunu 1940-cı illərin sonunda təklif etdi. ^[1]

Elektromaqnetizm eyni yüklü obyektlərin bir birini itələməsinə və fərqli yüklü obyektlərin bir birini cəlb etməsinə səbəb olan fundamental qüvvədir. Bu qüvvənin daşıyıcısı fotondur.

Kvant Elektrodinamikası (KED – QED ingiliscə) nəzəriyyəsi elektromaqnetizmi kvant mexanikası səviyyəsində izah edir.^[2] Başqa sözlə, KED subatomik hissəciklərin bir birinə foton vasitəsilə təsir etməsi proseslərini və mexanizmini öyrənir.^[3]

Feynmanın Kvant Elektrodinamikası üçün təklif etdiyi diaqramlar sonrakı illərdə zəif nüvə qüvvəsi və güclü nüvə qüvvəsi üçün də istifadə edilməyə başladı.

İstifadə olunan işarələr

Kəsişmə nöqtəsi (ingiliscə - vertex, rusca - вершина)

Feynman diaqramları maddə daşıyıcısı olan hissəciklərin (fermionlar, baryonlar) enerji daşıyıcısı olan
hissəciklər (bosonlar) vasitəsilə bir birinə təsirini ifadə edir.

Diaqramlar iki ölçülü koordinasiya sistemində təsvir edilirlər. Adətən üfqi ox məkanı, şaquli ox zamanı bildirir. Lakin bunun əksi də ola bilir. ^[4]

Diaqramlarda maddə hissəcikləri üzərində ox işarəsi olan düz xəttlə, bosonlar isə dalğalı və ya qırıq xəttlərlə işarə olunur. ^[1]

Maddə hissəcikləri ilə enerji hissəcikləri arasında münasibət onları təmsil edən düz və əyri xəttlərin bir nöqtədə kəsişməsi ilə ifadə olunur. Nəzərə almaq vacibdir ki, ox işarəsinin istiqaməti hissəciyin hərəkət istiqamətini göstərmir. ^[5]

**Feynman diaqramı işarələri**
İşarə	İşarənin mənası
	elektron və ya başqa maddə hissəciyi
	pozitron və ya başqa antimaddə hissəciyi
	foton
	qluon
	W^- boson
	W⁺ boson
	Z boson
	Higgs bosonu

Prosesin başlanğıcında (girişdə) maddəyə aid ox işarəsi kəsişmə nöqtəsinə tərəf istiqamətlənmiş, antimaddəyə aid ox işarəsi kəsişmə nöqtəsindən əks istiqamətlənmiş olur. Prosesin sonunda (çıxışda) maddəyə və antimaddəyə aid ox işarələrinin istiqaməti əksinə dəyişir.

Misallar

Misal 1 – Cütlərin yaranması

Fotonun elektron pozitron cütünə çevrilməsini göstərən Feynman diaqramı

Almaniyada yerləşən DESY akseleratorunun qabarcıq kamerasında qeydə alınmış cüt yaranması. Foton (yaşıl) elektrona (göy) və pozitrona (qırmızı) çevrilir.

Cütlərin yaranması (ingiliscə – pair production, rusca – рождение пар ) enerjidən maddə və antimaddə hissəciklərinin
yaranması hadisəsinə deyilir. ^[6]

\gamma \to \mathrm {e} ^{-}+\mathrm {e} ^{+}

Soldakı diaqramda fotondan elektron və pozitron (elektronun
antimaddəsi) cütünün yaranması göstərilir.

Misal 2 – Hissəciklərin dağılması

İki elektron arasında foton mübadiləsini göstərən Feynman diaqramı

Hissəciklərin dağılması (ingiliscə – scattering, rusca – рассеивание частиц) maddə və enerji daşıyıcısı olan hissəciklərin maneəyə dəyərək dağılması hadisəsinə deyilir.

Soldakı diaqramda elektronlar arasında ən çox rastlanan bir münasibət təsvir edilmişdir. Aşağıdan daxil olan iki elektrondan biri foton buraxır, digəri həmin fotonu udur. Bundan sonra elektronlar yuxarıya doğru əks istiqamətdə dağılırlar.^[5]

\mathrm {e} ^{-}+\mathrm {e} ^{-}\to \mathrm {e} ^{-}+\mathrm {e} ^{-}

Bu dağılma Kvant elektrodinamikasında Danimarkalı kimyaçı və fizik Christian Møller-in adı ilə Möller dağılması adlanır.^[7]

Misal 3 – Annihilyasiya

Elektron pozitron annihilyasiyasını və iki fotonun yaranmasını göstərən Feynman diaqramı

Annihilyasiya maddə hissəciyinin öz antimaddəsi ilə toqquşaraq yox olması hadisəsidir (məsələn, elektron-pozitron, kvark-antikvark toqquşması). Bu toqquşmanın nəticəsində enerji yaranır. Məlumdur ki, təkcə elementar hissəciklərin deyil, mürəkkəb hissəciklərin də antimaddəsi var (məsələn, proton-antiproton, neytron-antineytron).

Hissəcik və onun antihissəciyi eyni kütləyə və əks işarəli yükə malik olurlar. Onlar toqquşduqda E=mc² formuluna uyğun olaraq onların kütləsi enerjiyə çevrilir.^[8]

\mathrm {e} ^{-}+\mathrm {e} ^{+}\to \gamma +\gamma

Diaqramda zaman aşağıdan yuxarıya yönəlmişdir. Aşağıda soldan elektron, sağdan pozitron daxil olaraq toqquşurlar. Nəticədə bu hissəcikləri annihilyasiyası baş verir və iki foton yaranır.

Misal 4 – Beta parçalanma

β⁻ parçalanma

Zəif qüvvə dörd fundamental təsir qüvvəsindən biridir və nüvə reaksiyası zamanı fəaliyyət göstərir. Onun daşıyıcıları W⁻, W⁺ , Z bosonlarıdır.

Zəif qüvvə atomun nüvəsinə iki istiqamətdə təsir göstərir: neytron protona çevrilir (β⁻ parçalanma) və proton neytrona (β⁺ parçalanma) çevrilir. ^[9]

β⁻ parçalanma zamanı neytron W⁻ boson buraxaraq protona çevrilir.

Neytron iki aşağı kvarkdan və bir yuxarı kvarkdan ibarətdir. Proses zamanı aşağı kvarklardan biri yuxarı kvarka çevrilir. Beləliklə iki yuxarı kvark və bir aşağı kvark alınır və proton yaranır. Ayrılan W⁻ boson isə elektrona və elektron anti-neytrinoya çevrilir.^[10]

\mathrm {n} \to \mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\overline {\nu }}_{e}

β⁺ parçalanma

β⁺ parçalanma zamanı proton W⁺ boson buraxaraq neytrona çevrilir.

Proton iki yuxarı kvarkdan və bir aşağı kvarkdan ibarətdir. Proses zamanı yuxarı kvarklardan biri aşağı kvarka çevrilir. Beləliklə bir yuxarı kvark və iki aşağı kvark alınır və neytron yaranır. Ayrılan W⁺ boson isə pozitrona və elektron neytrinoya çevrilir.

\mathrm {p} \to \mathrm {n} +\mathrm {e} ^{+}+\nu _{e}

Həmçinin bax

İstinadlar

↑ ¹ ² Erik Gregersen, The Britannica Guide to Particle Physics , Rosen Education Service, 2011, ISBN 978-1615303335, p. 25
↑ ""Physics and Feynman's Diagrams" by David Kaiser, American Scientist, Volume 93, p. 156" (PDF). 2017-10-31 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2013-09-17.
↑ John Gribbin, Q IS FOR QUANTUM: An Encyclopedia of Particle Physics, The Free Press, 1998, ISBN 978-0684863153
↑ David Griffiths, Introduction to Elementary Particles , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4, p.59
↑ ¹ ² Brian R. Martin, Nuclear and Particle Physics: An Introduction, John Wiley & Sons, 2006, ISBN 978-0-470-02532-1, p.15
↑ John Gribbin, Q IS FOR QUANTUM: An Encyclopedia of Particle Physics, The Free Press, 1998, ISBN 978-0684863153
↑ David Griffiths, Introduction to Elementary Particles , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4, p.57
↑ David Griffiths, Introduction to Elementary Particles , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4, p.22
↑ Erik Gregersen, The Britannica Guide to Particle Physics , Rosen Education Service, 2011, ISBN 978-1615303335, p. 26
↑ John Gribbin, Q IS FOR QUANTUM: An Encyclopedia of Particle Physics, The Free Press, 1998, ISBN 978-0684863153, p.40

Xarici keçidlər

Electron / positron annhiliation The Particle Adventure
Neutron beta decays The Particle Adventure
Electron-positron Annihilation and Pair Creation High School Teachers at CERN
Tracks of electrons and positrons Science Photo Library

[Erik_Gregersen_2011,_p._25-1] ¹ ² Erik Gregersen, The Britannica Guide to Particle Physics , Rosen Education Service, 2011, ISBN 978-1615303335, p. 25

[2] ""Physics and Feynman's Diagrams" by David Kaiser, American Scientist, Volume 93, p. 156" (PDF). 2017-10-31 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2013-09-17.

[3] John Gribbin, Q IS FOR QUANTUM: An Encyclopedia of Particle Physics, The Free Press, 1998, ISBN 978-0684863153

[4] David Griffiths, Introduction to Elementary Particles , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4, p.59

[Martin-5] ¹ ² Brian R. Martin, Nuclear and Particle Physics: An Introduction, John Wiley & Sons, 2006, ISBN 978-0-470-02532-1, p.15

[6] John Gribbin, Q IS FOR QUANTUM: An Encyclopedia of Particle Physics, The Free Press, 1998, ISBN 978-0684863153

[7] David Griffiths, Introduction to Elementary Particles , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4, p.57

[8] David Griffiths, Introduction to Elementary Particles , John Wiley & Sons, 1987, ISBN 0-471-60386-4, p.22

[Gregersen-9] Erik Gregersen, The Britannica Guide to Particle Physics , Rosen Education Service, 2011, ISBN 978-1615303335, p. 26

[Gribbin-10] John Gribbin, Q IS FOR QUANTUM: An Encyclopedia of Particle Physics, The Free Press, 1998, ISBN 978-0684863153, p.40

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]