Учебные
материалы по ядерной физике, курс физика атомного ядра и частиц
Электромагнитное
взаимодействие
Квантовая электродинамика описывает взаимодействие
электронов, мюонов, тау-лептонов и фотонов - частиц нечувствительных к сильному
взаимодействию.
Рис.1. Узел электромагнитного взаимодействия
На рис. 1 изображен узел, описывающий электромагнитное взаимодействие. Константой
связи является gэл.
gэл = (e2/c)1/2 = (1/137)1/2
0.1,
где e - заряд электрона,
- приведенная постоянная Планка, c - скорость света. Этот узел универсален, т.е.
не зависит от того, как ориентированы его линии относительно оси времени.
На рис. 2 показаны реальные процессы квантовой электродинамики.
Приводятся основные диаграммы Фейнмана низшего порядка
1. Рассеяние
электрона на электроне
Рис. 2.
2. Образование
электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра
Рис.
3.
3.
Процесс двух и трехфотонной аннигиляции электрона и позитрона
Рис.
4. Основные диаграммы Фейнмана низшего порядка двух и трехпротонной аннигиляции
Число узлов на диаграмме Фейнмана называется порядком диаграммы. Сечение процесса,
содержащего диаграмму порядка N пропорционально g2N. Таким образом,
сечение трехфотонной аннигиляции будет подавлено по сравнению с двухфотонной в
100 раз.
На рис.5-6 показаны диаграммы двухфотонной аннигиляции более высокого порядка,
чем второй.
Рис. 5. Диаграмма четвертого порядка
Рис. 6. Диаграмма шестого порядка
Эти
процессы будут подавлены еще более сильно по сравнению с двух и трехфотонной
аннигиляцией, приведенной на рис. 4, что определяется числом вершин на соответствующих
диаграммах Фейнмана.
4. Рождение +-
и +-
в процессе e+e--аннигиляции
Рис.
7.
Такие
процессы наблюдаются в экспериментах на встречных пучках на электрон-позитронных
коллайдерах. Пороги реакций
e+e-+-
и e+e-+-
должны
превышать энергии покоя соответственно мюона (106 МэВ) и тау-лептона (1784 МэВ),
т.е. энергия каждого из встречных пучков должна быть
c)1/2 = (1/137)1/2
0.1,
+
+
