Du kan ikke se partikler. Hvis nogen siger til dig, at du skal kigge på et atom med dine bare øjne, vil du ikke have meget held. Det samme gælder helt sikkert, når man taler om kvantemekanik. Hvis du skal se på noget på kvanteskalaen, vil du opleve, at det er særligt svært – og det gælder selvfølgelig også partikelinteraktioner.
Så det bedste, du kan gøre, er at få et diagram. Et af de mest omtalte og refererede diagrammer er Feynman-diagrammet, der især findes inden for kvantepartikelfysikken. Det skyldes, at Feynman-diagrammet var i stand til at revolutionere diagrammeringen af kvantefysikkens interaktioner, som vi kender den, idet det demonstrerede overgangen af energi samt partikeloverførsel på en måde, som ikke rigtig tidligere var blevet repræsenteret fysisk.
Feynman-diagrammerne kunne opdeles i to forskellige “ordener” af tænkning. Man kan tænke på disse ordener (og områderne imellem dem) som pyramider, med forskellige niveauer. Jo mere forståelse man får afhængig af, hvor man befinder sig på pyramiden, for jo mere man kan se under sig.
- Diagram af lavere orden. I disse diagrammer får du det mest grundlæggende overblik over det, du har brug for at vide, og du får de grundlæggende teorier og forståelsen bag, hvordan partiklerne fungerer.
- Diagram af højere orden. Jo højere ordensdiagram du kommer til, jo flere oplysninger får du sandsynligvis om forstyrrelser samt forståelse af partikelbevægelsen. Men selv om ét diagram har mulighederne for at forstå et bestemt punkt, er det i fysik næsten afgørende at have flere repræsentationer for at forstå alle ligninger.
Med dette i tankerne er Feynman-diagrammer bedre tænkt som en forstyrrelsesrække, hvilket betyder, at det er en række funktioner, der samler op, hvor den sidste slap, for at skabe mere forståelse for en bestemt ligningstråd eller et bestemt emne.
Når man ser på diagrammerne, vises ikkeperturbative effekter som tunnelling ikke, hvilket er vigtigt at bemærke, når man forsøger at forstå dem. Dette sker, fordi enhver effekt, der går hurtigere end nul er polynomisk, ikke påvirker Taylor-serien, som passer relativt ofte ind i Feynman-diagrammerne.
Hvis man kigger på et egentligt diagram, er der et par hoveddele i opdelingen.
Den første ting man skal kigge på er de lige linjer. I diagrammet ovenfor repræsenterer disse linjer elektroner eller positroner, som i princippet er som den onde tvilling af elektronen – den er det modsatte. Pilene viser den måde, hvorpå energien strømmer, eller rettere sagt, den retning, som elektronerne bevæger sig i. Den snørklede linje repræsenterer fotoner samt gammastråleenergi og bruges i diagrammerne ovenfor til at bygge bro over elektronernes bevægelse.
Hvert diagram ses på to dimensioner, hvor den ene er tiden og den anden er den bestemte position i rummet.
Og selv om den nøjagtige placering kan variere mellem diagrammerne, afhængigt af om de er lodrette eller vandrette, gælder disse dimensioner for stort set alle Feynman-diagrammer, du ser derude. Derudover kan diagrammerne findes i varierende kompleksitet. For eksempel vil et mere grundlæggende diagram som dem ovenfor blive betragtet som et diagram af lavere orden, hvorimod noget mere komplekst falder ind under højere orden.