Quantenphysik

14.06.2021

Feynman-Diagramme der QED

Feynman-Diagramme sind bildliche Darstellungen der quantenfeldtheoretischen Wechselwirkungen. Sie wurden 1949 von Richard Feynman am Beispiel der Quantenelektrodynamik (QED) entwickelt. Die QED ist die quantenfeldtheoretische Beschreibung des Elektromagnetismus.

In einem Feynman-Diagramm liegt auf der y-Achse Zeit und auf der x-Achse Raum. Die Zeichen stehen für:
e/Pfeil vorwärts in der Zeit = Elektron
e+/Pfeil rückwärts in der Zeit = Positron
y/ Wellenlinie = Photon
Um die Wahrscheinlichkeiten eines Quantensystems, dass sich zwischen zwei Zuständen entwickelt berechnen zu können, müssen alle (unendlichen) denkbaren Wege berücksichtigt werden, auch die unmöglichen. Ein Feynman-Diagramm ist durch die rein- und rausgehenden, messbaren Teilchen definiert. Sie unterliegen Einsteins Masse-Energie Gleichung. Alles dazwischen hat eine fragliche Existenz und ist nicht messbar. Es sind „virtuelle Teilchen“, die Einsteins Masse-Energie Gleichung nicht unterliegen. Jedes dieser virtuellen Teilchen repräsentieren eine unendliche Zahl an Interaktionsmöglichkeiten. Alle (unendlichen) Interaktionen der virtuellen Teilchen, die zum selben Ausgang führen, sind eine mögliche Beschreibung dessen, was zwischen den Messungen passiert . Virtuelle Teilchen können schneller als Licht und rückwärts in der Zeit reisen und eine beliebige Energie haben.
Das Positron ist mathematisch gleich zu einem Elektron, das rückwärts in der Zeit reist. Dies wird von vielen Wissenschaftlern als ernstzunehmende Möglichkeit betrachtet.

Mögliche Interaktionen zwischen (virtuellen) Elektronen, Positronen und Photonen.
Eine mögliche Interaktion unter virtuellen Teilchen zwischen zwei gemessenen Zuständen eines Elektrons und eines Positrons.