Du kan inte se partiklar. Om någon säger åt dig att titta på en atom med blotta ögat kommer du inte att ha någon större lycka. Samma sak gäller definitivt när man talar om kvantmekanik. Om du behöver titta på något på kvantskalan kommer du att tycka att det är särskilt svårt – och detta inkluderar naturligtvis partikelinteraktioner.
Så det bästa du kommer att ha att göra är att skaffa ett diagram. Ett av de mest diskuterade och refererade diagrammen är Feynman-diagrammet, som främst återfinns inom kvantpartikelfysiken. Detta beror på att Feynman-diagrammet kunde revolutionera diagrammen för kvantfysikens interaktioner som vi känner till dem genom att demonstrera övergången av energi samt partikelöverföring på ett sätt som tidigare inte riktigt hade representerats fysiskt.
Feynman-diagrammen skulle kunna delas in i två olika ”ordningar” av tänkande. Man kan tänka sig dessa ordningar (och områdena mellan dem) som pyramider, med olika nivåer. Ju mer förståelse du får beroende på var du befinner dig på pyramiden, eftersom ju mer du kan se under dig.
- Diagram av lägre ordning. I dessa diagram får du den mest grundläggande översikten över vad du behöver veta, och du får de grundläggande teorierna och förståelsen bakom hur partiklarna fungerar.
- Diagram av högre ordning. Ju högre ordningsdiagram du kommer till, desto mer information får du sannolikt om störningar samt förståelse för partikelrörelsen. Men även om ett diagram har förmågan att förstå en viss punkt är det inom fysiken nästan livsviktigt att ha flera representationer för att förstå alla ekvationer.
Med detta i åtanke är Feynman-diagram bättre att betrakta som en störningsserie, vilket innebär att det är en serie funktioner som tar vid där den senaste slutade för att skapa mer förståelse för en viss ekvationstråd eller ett visst ämne.
När man tittar på diagrammen syns inte icke-perturbativa effekter som tunnling, vilket är viktigt att notera när man försöker förstå dem. Detta sker eftersom alla effekter som går snabbare än noll är polynomiala inte påverkar Taylor-serien, som passar in i Feynman-diagrammen relativt ofta.
Om man tittar på ett faktiskt diagram finns det några huvuddelar i uppdelningen.
Den första saken att titta på är de raka linjerna. I diagrammet ovan representerar dessa linjer elektroner eller positroner, som i princip är som den onda tvillingversionen av elektronen – den är motsatsen. Pilarna visar hur energin flödar, eller snarare i vilken riktning elektronerna färdas. Den snirkliga linjen representerar fotoner samt gammastrålningsenergi och används i diagrammen ovan för att överbrygga elektronernas rörelse.
Varje diagram ses i två dimensioner, den ena är tiden och den andra är den särskilda positionen i rummet.
Och även om den exakta positionen kan variera mellan diagrammen beroende på om de är vertikala eller horisontella, så gäller dessa dimensioner för i stort sett alla Feynman-diagram som du kan se där ute. Dessutom kan diagrammen hittas i varierande komplexitet. Till exempel skulle ett mer grundläggande diagram som de ovan nämnda betraktas som ett diagram av lägre ordning, medan något mer komplext faller under högre ordning.