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💡 Diagramas de Feynman — QED

Explorador interactivo de diagramas de Feynman: visualiza la dispersión electrón-electrón, la dispersión Compton, la producción de pares y la aniquilación. Líneas de partículas animadas, fotones virtuales e interacciones de vértice.

Electromagnetismo3DModerado60 FPS

Qué Muestra Esta Simulación

Los diagramas de Feynman son representaciones pictóricas de expresiones matemáticas que describen el comportamiento de las partículas subatómicas. Cada diagrama representa un término en una expansión en serie de perturbaciones de la amplitud de interacción. Las líneas representan propagadores de partículas, y los puntos (vértices) representan términos de interacción — en QED, cada vértice contribuye con un factor de la constante de acoplamiento α ≈ 1/137.

Cómo Usar

Selecciona una interacción de la lista para ver ese diagrama animado.
Observa cómo las partículas se mueven desde el estado inicial (izquierda/abajo) a través de los vértices de interacción hasta el estado final (derecha/arriba).
La línea ondulada representa un fotón o un fotón virtual — las partículas virtuales transportan energía y momento pero no se observan directamente.
Ajusta la velocidad o reinicia para repetir la animación.

¿Sabías Que…?

Richard Feynman inventó estos diagramas en 1948 como una herramienta contable para calcular amplitudes de dispersión en electrodinámica cuántica. Cada vértice adicional en el diagrama añade un factor de α ≈ 1/137 ≈ 0.007, lo que hace que los diagramas de orden superior sean contribuciones progresivamente más pequeñas — por eso las predicciones de QED coinciden con el experimento con una precisión mejor que 1 parte en 10¹⁰, la teoría más precisamente comprobada de toda la ciencia.

Acerca de esta simulación

Esta herramienta anima seis diagramas de Feynman de la electrodinámica cuántica (QED): dispersión de Møller, dispersión de Bhabha, dispersión Compton, producción de pares, aniquilación electrón-positrón, y la corrección de bucle de autoenergía. Cada diagrama se construye a partir de un conjunto fijo de líneas de fermiones, líneas onduladas de fotones y puntos de vértice que se dibujan progresivamente a lo largo de una línea de tiempo, para que puedas observar cómo las partículas viajan desde el estado inicial a través de cada vértice de interacción hasta el estado final. Los ejes del lienzo están explícitamente etiquetados como tiempo (horizontal) y espacio (vertical), reflejando cómo los físicos realmente leen estos diagramas.

🔬 Qué muestra

Seis procesos de QED representados como diagramas animados: dispersión de Møller (e⁻e⁻→e⁻e⁻) y Bhabha (e⁻e⁺→e⁻e⁺) mediante un intercambio de fotón virtual, dispersión Compton (e⁻γ→e⁻γ) mediante un propagador de electrón virtual, producción de pares (γ→e⁻e⁺) cerca de un núcleo, aniquilación electrón-positrón en dos fotones, y un bucle de autoenergía donde un electrón emite y reabsorbe su propio fotón virtual. Los electrones son líneas azules sólidas con flechas hacia adelante, los positrones son líneas rojas con flechas invertidas, y los fotones — reales o virtuales — se dibujan como líneas onduladas, discontinuas cuando son virtuales.

🎮 Cómo usar

Haz clic en un botón del panel de Interacción para cambiar entre los seis diagramas; el cuadro de información de abajo se actualiza con una descripción del proceso seleccionado. Usa Reiniciar para repetir la animación desde t=0, Pausar/Reproducir para congelarla o reanudarla, y el deslizador de Velocidad (0.2× a 3×) para ralentizar o acelerar cómo se dibuja el diagrama. Cada elemento (línea de fermión, fotón, vértice) aparece solo cuando el tiempo interno de la animación alcanza su ventana de fase asignada, que es cómo los diagramas se construyen vértice por vértice.

💡 ¿Sabías que…?

Richard Feynman introdujo estos diagramas en 1948 puramente como un dispositivo contable para la teoría de perturbaciones, y sin embargo se convirtieron en el lenguaje visual estándar de la física de partículas. Cada vértice adicional en un diagrama de QED contribuye con un factor de la constante de estructura fina α ≈ 1/137 ≈ 0.007 a la amplitud, por lo que los diagramas de orden superior con más bucles y vértices disminuyen rápidamente en importancia — lo que es parte de la razón por la que las predicciones de QED coinciden con el experimento con una precisión mejor que una parte en 10 mil millones.

Preguntas frecuentes

¿Qué significan las líneas y los puntos en un diagrama de Feynman?

Las líneas rectas con flechas representan fermiones: una flecha que apunta hacia adelante en el tiempo es un electrón, y una flecha invertida (dibujada como si se moviera hacia atrás en el tiempo) representa su antipartícula, el positrón. Las líneas onduladas representan fotones, los portadores de fuerza de la interacción electromagnética; una línea ondulada discontinua marca un fotón virtual que se intercambia entre partículas pero nunca se detecta directamente. Los puntos, llamados vértices, marcan los puntos donde las partículas interactúan, y cada vértice contribuye con un factor de la constante de acoplamiento a la amplitud de probabilidad de la interacción.

¿Cuál es la diferencia entre la dispersión de Møller y de Bhabha en esta simulación?

La dispersión de Møller muestra dos electrones idénticos (e⁻ + e⁻ → e⁻ + e⁻) intercambiando un único fotón virtual en lo que se llama un proceso de canal t, y como los dos electrones salientes son indistinguibles, no hay forma de decir qué electrón entrante se convirtió en cuál saliente. La dispersión de Bhabha en cambio involucra un electrón y un positrón (e⁻ + e⁺ → e⁻ + e⁺); además del mismo intercambio de fotón en canal t, el par también puede aniquilarse momentáneamente en un fotón virtual y reformarse mediante un proceso de canal s, y las dos contribuciones interfieren cuánticamente.

¿Cómo representa la simulación la dispersión Compton?

La animación muestra un electrón entrante y un fotón entrante encontrándose en un vértice, tras lo cual el electrón continúa brevemente como un propagador virtual (discontinuo) antes de que un segundo vértice emita un fotón saliente y un electrón saliente. Esto coincide con la física real del efecto Compton, en el que un fotón transfiere parte de su energía y momento a un electrón y emerge con una longitud de onda más larga — evidencia histórica de que la luz se comporta como partícula además de como onda.

¿Qué sucede en los diagramas de producción de pares y aniquilación?

En la producción de pares, un fotón entrante (que necesita al menos 1.022 MeV, el doble de la energía de la masa en reposo del electrón) interactúa cerca de un núcleo pesado, que absorbe el momento de retroceso, y se convierte por completo en un par electrón-positrón mediante E = mc². El diagrama de aniquilación ejecuta este proceso conceptualmente a la inversa: un electrón y un positrón entrantes se encuentran en un vértice y se aniquilan en un fotón virtual, que a su vez se descompone en dos fotones salientes reales — se requieren dos para que el momento se conserve en el marco del centro de masa.

¿Qué representa el diagrama de bucle de autoenergía?

El diagrama de autoenergía muestra una única línea de electrón que entra, emite brevemente un fotón virtual que luego reabsorbe más adelante en su trayectoria (dibujado aquí como un arco con un fotón en bucle debajo), y continúa como el mismo electrón. Este bucle es una corrección cuántica de orden superior al propagador del electrón que efectivamente desplaza su masa y carga medidas; debido a que dichos bucles producen formalmente cantidades divergentes, los físicos los manejan mediante un procedimiento llamado renormalización.

⚙ Detrás de escena

Explorador animado de diagramas de Feynman para electrodinámica cuántica. Visualiza la dispersión de Møller, la dispersión de Bhabha, la dispersión Compton, la producción de pares, la aniquilación electrón-positrón y las correcciones de bucle de autoenergía. Líneas de electrón, positrón y fotón con vértices animados.

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