Diagramas de Feynman para todos 1

Estos dibujitos encienden la imaginación como pocos. Son unas representaciones excelentes de cómo las partículas elementales interactúan entre sí en un determinado modelo (régimen perturbativo).

Vamos a iniciar una serie de entradas donde pretendemos explicar cómo leer estos dibujos y, sobre todo, lo que no representan.  Los que conocieron a Feynman dicen que estos diagramas representan a la perfección la personalidad de su creador.

¿Qué vamos a hacer aquí?

La intención es la siguiente:

–  Mostrar cómo se lee un diagrama de Feynman.

–  Mostrar qué información contiene para un físico.  Es decir, vamos a poner algunas expresiones, pero sólo son informativas, el peso de la explicación son los diagramas pero hemos decidido poner las fórmulas para que quede constancia de que estos bichos tienen utilidad práctica y que de hecho representan expresiones matemáticas.

–  No vamos a poner ningún proceso físico real sino que vamos a desarrollar un ejemplo ficticio que nos permitirá describir los diagramas sin estar pendiente de si representan electrones, quarks, o lo que sea.

Elementos del diagrama

En un experimento tenemos:

partículas iniciales —>  interactúan —-> partículas finales

1.- Así pues en un diagrama representaremos las partículas iniciales y finales mediante una línea sólida.

Generalmente ponemos una dirección para indicar el paso del tiempo.  Pero esto simplemente es una ayuda, en realidad los diagramas en general no se les tiene que considerar como cosas que representan movimientos de partículas en el espaciotiempo.  De hecho uno podría elegir poner el eje temporal en cualquier otra posición y por regla general no se representa en los diagramas porque se da por entendido.  Por ejemplo sería igualmente válido:

2.-  Tenemos que distinguir entre partículas y antipartículas.  Esto se hace poniendo una flecha sobre la línea de forma que si la flecha apunta en el sentido positivo del eje temporal será una partícula y si la flecha apunta en el sentido negativo del eje temporal será una antipartícula:

3.-  El vértice:

Una teoría física de interacciones entre partículas necesita de dos cosas básicas:

1. El tipo de partículas que interactúan — Líneas externas sólidas.
2. Qué tipo de interacción se da entre ellas — Lineas partidas u onduladas.

4.-  Consideremos ahora un proceso donde una partícula U interactúa con una partícula V:

Aquí estamos representando el proceso .  Es decir, una partícula U emite un cuanto del campo de interacción (partícula interna) y se transforma en una partícula V.  Este cuanto de interacción es absorbido por una partícula U y se transforma en una partícula V.

Que representa el proceso donde dos partículas U colisionan, en la colisión estas se desintegran emitien un mensajero de la interacción y este se desintegra en dos partículas V.