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Polski💡 Feynman-Diagramme — QED
Interaktiver Feynman-Diagramm-Explorer: Visualisieren Sie Elektron-Elektron-Streuung, Compton-Streuung, Paarerzeugung und Annihilation. Animierte Teilchenlinien, virtuelle Photonen und Vertex-Wechselwirkungen.
Über diese Simulation
Dieses Werkzeug animiert sechs Feynman-Diagramme aus der Quantenelektrodynamik (QED): Møller-Streuung, Bhabha-Streuung, Compton-Streuung, Paarerzeugung, Elektron-Positron-Annihilation und die Selbstenergie-Schleifenkorrektur. Jedes Diagramm wird aus einer festen Menge von Fermionlinien, wellenförmigen Photonlinien und Vertexpunkten aufgebaut, die fortschreitend entlang einer Zeitachse gezeichnet werden.
🔬 Was gezeigt wird
Sechs QED-Prozesse als animierte Diagramme: Møller- und Bhabha-Streuung über virtuellen Photonaustausch, Compton-Streuung über einen virtuellen Elektronpropagator, Paarerzeugung nahe einem Atomkern, Elektron-Positron-Annihilation in zwei Photonen und eine Selbstenergie-Schleife.
🎮 Bedienung
Klicken Sie auf eine Schaltfläche im Wechselwirkungsfeld, um zwischen den sechs Diagrammen zu wechseln; das Infofeld darunter aktualisiert sich mit einer Beschreibung des gewählten Prozesses. Nutzen Sie Neustart, um die Animation ab t=0 zu wiederholen.
💡 Wussten Sie schon?
Richard Feynman führte diese Diagramme 1948 rein als Buchführungshilfsmittel für die Störungstheorie ein, doch sie wurden zur Standard-Bildsprache der Teilchenphysik. Jeder zusätzliche Vertex in einem QED-Diagramm trägt einen Faktor der Feinstrukturkonstante α ≈ 1/137 ≈ 0,007 zur Amplitude bei.
Häufig gestellte Fragen
Was bedeuten die Linien und Punkte in einem Feynman-Diagramm?
Gerade Linien mit Pfeilen stellen Fermionen dar: ein vorwärts in der Zeit zeigender Pfeil ist ein Elektron, ein umgekehrter Pfeil stellt sein Antiteilchen, das Positron, dar. Wellenlinien stellen Photonen dar, die Kraftträger der elektromagnetischen Wechselwirkung; eine gestrichelte Wellenlinie markiert ein virtuelles Photon, das zwischen Teilchen ausgetauscht, aber nie direkt beobachtet wird.
Was ist der Unterschied zwischen Møller- und Bhabha-Streuung in dieser Simulation?
Møller-Streuung zeigt zwei identische Elektronen, die in einem sogenannten t-Kanal-Prozess ein einzelnes virtuelles Photon austauschen, und da die beiden auslaufenden Elektronen ununterscheidbar sind, lässt sich nicht sagen, welches einlaufende Elektron zu welchem auslaufenden wurde. Bhabha-Streuung betrifft dagegen ein Elektron und ein Positron.
Wie stellt die Simulation Compton-Streuung dar?
Die Animation zeigt ein einlaufendes Elektron und ein einlaufendes Photon, die sich an einem Vertex treffen, wonach das Elektron kurz als virtueller Propagator weiterläuft, bevor ein zweiter Vertex ein auslaufendes Photon und ein auslaufendes Elektron emittiert.
Was passiert in den Diagrammen für Paarerzeugung und Annihilation?
Bei der Paarerzeugung wechselwirkt ein einlaufendes Photon (mindestens 1,022 MeV benötigt) nahe einem schweren Atomkern, der Rückstoßimpuls aufnimmt, und wandelt sich vollständig in ein Elektron-Positron-Paar um über E = mc². Das Annihilationsdiagramm läuft diesen Prozess konzeptionell umgekehrt ab.
Was stellt das Selbstenergie-Schleifendiagramm dar?
Das Selbstenergie-Diagramm zeigt eine einzelne einlaufende Elektronlinie, die kurz ein virtuelles Photon emittiert, das sie später wieder absorbiert, und dann als dasselbe Elektron weiterläuft. Diese Schleife ist eine Quantenkorrektur höherer Ordnung zum Elektronpropagator, die effektiv seine gemessene Masse und Ladung verschiebt.