Diagramas de Feynman (13)

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Diversos diagramas con las mismas partículas externas

A estas alturas ya sabemos más o menos todo a cerca de como construir diagramas de Feynman. Por lo menos para el caso más sencillo, QED, donde sólo hay un vértice posible. Recordad que se trata de un vértice de tres lineas, un fotón y dos cargas (que puede ser una sóla partícula cargada que sobrevive al vértice, o bien un par de partícula-antipartícula).

A partir de ese, podemos dibujar todos los diagramas posibles, y los hay infinitos. La única condición es que todos concurran las tres lineas mencionadas, y se cumplan todas las leyes de conservación.

El primer paso para dibujar un diagrama es enumerar las partículas que entran y salen del diagrama. Es decir, las líneas externas. Representan las partículas que nosotros enviamos a la interacción por un lado, y las que recibimos como resultado por el otro.

Siguiendo las reglas que hemos ido estudiando a lo largo de estos artículos, estas líneas pueden entrecruzarse. Tanto entre ellas como con lineas internas, que empiezan y terminan en vértices.

Las lineas internas de un diagrama representan partículas que se crean y desaparecen en un intervalo de tiempo muy corto. Reciben el nombre de partículas virtuales. Al ser tan fugaces, nosotros no tenemos acceso a ellas, sólo podemos acceder a las líneas externas.

Las partículas virtuales son extremadamente importantes, ya que siguen unas leyes físicas algo diferentes a las normales. Tanto, que prefiero dejarlo de lado por ahora, y dedicar una mini-série de artículos a ellas (dentro de unas semanas, cuando hayamos descansado de todo esto).

Pero, ahora bien, con las mismas lineas externas existen infinitos diagramas que podemos crear. Simplemente añadiendo un nuevo vértice de interacción, creamos un nuevo diagrama. En la ilustración de este post podemos nueve diagramas que tienen las mismas partículas externas. El primero de ellos sólo tiene un vértice, mientras que el último tiene trece (si no me he descontado).

Pero si miramos sólo las lineas externas, tapando lo que hay entre medio con una mano, todos son idénticos. Entonces, la pregunta es: Si hay tantos diagramas posibles, ¿cómo sabemos cual es el que realmente ocurre?

La respuesta es tan simple como perturbadora: no podemos saberlo. O, dicho de otra forma, ocurren todos los diagramas a la vez.

Foto | Tom Brown

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