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Feynman-Kalkül - Propagatoren  

Was versteht man unter einem Propagator?
Die Amplitude eines Prozesses hängt von mehreren Faktoren ab. Wichtige Faktoren sind die bei den Wechsel- wirkungen auftretenden virtuellen Teilchen und Austauschteilchen, die im Feynman-Diagramm durch innere Linien dargestellt werden.
Der Beitrag, den diese Teilchen bzw. inneren Linien zur Amplitude liefern, wird jeweils durch einen Propagatorterm ausgedrückt. 

Der (vereinfachte) Propagator lautet ...: 

... im allgemeinen Fall (ohne Spin-Berücksichtigung):  
... für ein Photon (masselos!):  
m ist dabei die Masse und q der bei der Wechselwirkung übertragene Viererimpuls des Teilchens. 

Entscheidend für die theoretische Beschreibung von Streuprozessen ist:
Propagatoren tragen linear zur Amplitude bei. In den Wirkungsquerschnitt einer Streuung gehen sie hingegen quadratisch ein. 
Ein Beispiel für die Folgen des quadratischen Beitrags des Propagators im Wirkungsquerschnitt ist, dass der Wirkungsquerschnitt für die schwache Wechselwirkung sehr klein gegenüber dem der elektromagnetischen ist, was zur Folge hat, dass "elektromagnetische Prozesse die schwachen stark verdecken".  
Einen Teil der mathematischen Begründung hierfür liefert der Propagatorterm. Aufgrund der hohen Masse der Austauschbosonen  
(W+, W- und Z0) der schwachen Wechselwirkung ist der zugehörige Propagator sehr klein (Masse m im Nenner!) gegenüber dem des Photons, das masselos ist. Erst für sehr hohe Impulsüberträge (hohes q2, d.h. sehr hohe Energien) spielt die Masse der W- und Z-Bosonen eine zunehmend kleinere Rolle. Die Propagatoren und dementsprechend auch die Wirkungsquerschnitte kommen in die gleiche Größenordnung. Die schwachen Prozesse werden "sichtbar". 

Diese Begründung alleine ist aber nicht aussagekräftig. Da in die Amplitude noch die Kopplungskonstanten der elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkung eingehen (pro Vertex als e bzw. g), könnte die eben beschriebene Wirkung des Propagators wieder aufgehoben werden, wenn die elektromagnetische Kopplungskonstante wesentlich kleiner wäre, als die schwache.   Erst die Theorie der elektroschwachen Vereinigung hat gezeigt, dass diese beiden Kopplungskonstanten in etwa gleich groß sind, so dass es am Ende doch der Propagatorterm ist, der die (mathematische) Begründung für den kleinen Wirkungsquerschnitt der schwachen Wechselwirkung liefert Erklärungen zum Zusammenhang zwischen elektrischer und schwacher Ladung in der elektroschwachen Theorie. 

Als nächstes berechnen wir mit dem Feynman-Kalkül die Amplitude des Zweikörperzerfalls. 
 
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