Feynman-Diagramme
und Feynman-Kalkül - Vorbemerkungen zum
Feynman-Kalkül
Wir
haben auf den vorangegangenen Seiten die Darstellung der Wechselwirkungsprozesse
Zerfall und Streuung mit Feynman-Diagrammen betrachtet. Für
experimentelle und theoretische Teilchenphysiker sind diese
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beiden Prozesse
die wichtigsten Möglichkeiten Messungen und Berechnungen anzustellen,
um mehr über die Struktur von Teilchen und deren Wechselwirkungen
herauszubekommen.
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Die entscheidende
physikalische Größe, die Zerfälle beschreibt, ist
die mittlere Lebensdauer t bzw. die Zerfallsrate G,
wobei gilt: t
= 1/G
Die gesuchten
physikalischen Größen bei der Streuung sind der totale
und differentielle Wirkungsquerschnitt
stot
und ds/dW.
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Die
Größen t, G und
ds/dW
können
mit der sogenannten (Wahrschein- lichkeits-) Amplitude M eines
Prozesses berechnet werden. Mit den Regeln des Feynman-Kalküls kann
man die Amplitude M einzelner Diagramme berechnen. Die Amplitude
wird auch als Übergangsmatrixelement M bezeichnet. (siehe dazu auch
,
)
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Wir
kennen die an einem Wechselwirkungsprozess beteiligten beobachtbaren Teilchen.
Sie legen die äußeren Linien aller diesen Prozess beschreibenden
Feynman-Diagramme fest, die sich nur durch verschiedene Kombinationen innerer
Linien unterscheiden.
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Jeder dieser Einzelprozesse liefert seinen Beitrag
zum beobachteten Wechselwirkungsprozess.
Die Berechnung des
Beitrags eines einzelnen Feynman-Diagramms zum beobachteten Wechselwirkungsprozess
geht über die mit den Feynman-Regeln berechenbare Amplitude.
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Auf
den folgenden Seiten soll beschrieben werden, wie die Amplitude mit den
Größen Lebensdauer und differentieller Wirkungsquerschnitt zusammenhängt
und wie man sie mit den Regeln des Feynman-Kalküls berechnen kann.
Zum genauen Verständnis ist hier eine Auseinandersetzung mit
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entsprechender Fachliteratur, vor allem der quantenmechanischen, unerlässlich. Es
soll trotzdem versucht werden, auf möglichst anschaulichem Weg einen
Einblick in das Feynman-Kalkül zu geben, soweit dies ohne die Sprache
der Quantenmechanik möglich ist.
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