La motivación y la historia de los diagramas de Feynman

En física de partículas, el problema de calcular el área de la sección transversal de una reacción de dispersión se reduce a sumar las amplitudes de todos los estados intermedios posibles (cada teoría de perturbación correspondiente también se denomina término de la serie de Dyson). Expresar estos estados utilizando diagramas de Feynman es mucho más fácil que comprender los tediosos cálculos del pasado. Las leyes de Feynman se pueden derivar del lagrangiano fundamental del sistema, y ​​Feynman usa esta ley para mostrar en el diagrama cómo calcular la amplitud. Cada línea interior corresponde a la función de distribución de la partícula virtual; el vértice donde se cruza cada línea da un factor y dos líneas que van y vienen. Los factores se pueden obtener del Lagrangiano de los términos de interacción, mientras que las líneas limitan la energía, el impulso y el espín. Por tanto, un diagrama de Feynman es una representación simbólica de los factores que aparecen en cada término de la serie de Dyson.

Sin embargo, al ser expansiones perturbativas, los diagramas de Feynman no pueden contener efectos no perturbativos.

Además de su valor como habilidad matemática, los diagramas de Feynman proporcionan una profunda comprensión científica de las interacciones entre partículas. Las partículas interactuarán de todas las formas posibles: de hecho, a las partículas virtuales intermedias se les permite exceder la velocidad de la luz. (Esto se basa en el principio de incertidumbre y no viola la teoría de la relatividad, porque la relatividad especial sólo requiere que las mediciones observables satisfagan la ley de causalidad; de hecho, exceder la velocidad de la luz ayuda a preservar la contingencia del espacio-tiempo relativo. La probabilidad de cada estado final se deriva de todas estas probabilidades. Derivado de Esto está estrechamente relacionado con la expresión integral funcional de la mecánica cuántica, también inventada por Feynman.

Si este cálculo se utiliza sin experiencia, generalmente resulta. en la amplitud del gráfico es infinita, esta respuesta es inaceptable en la teoría física. El problema es que las interacciones de las partículas mismas se ignoran erróneamente. La técnica de renormalización (desarrollada por Feynman, Schwinger y Chaoyong) compensa este efecto. eliminando términos infinitos problemáticos Después de esta renormalización, los cálculos de los diagramas de Feynman a menudo coinciden exactamente con los resultados experimentales.

Los diagramas de Feynman y los métodos de integración de rutas también se utilizan en la mecánica estadística. La comprensión de los diagramas de Fe y las integrales de trayectoria aún no está completa y todavía se encuentran en la etapa de confiar en la intuición física.