量子电动力学
电子-光子顶点
把整个量子电动力学想象成由一块乐高积木搭成。那块积木就是顶点:一条电子线遇上一条光子线的那一刻。它代表量子电动力学中唯一的基本事件——一个电子发射一个光子,或吸收一个光子,又或者(从另一个角度看同一个交点)一个电子和一个正电子相遇并变成一个光子。量子电动力学能描述的任何过程,无论多么繁复,都是把这块积木的一个个副本拼接起来搭成的。
在每个顶点,计算都会附上一个固定的因子,编码相互作用的强度——本质上就是电子电荷 e,也就是给出精细结构常数的那个量。规则还要求每个顶点都严格记账:流入的电荷等于流出的电荷,能量和动量在交点处守恒。单独一个顶点,若三条线都是实的,其实不可能发生,因为那会违反能量-动量守恒;只有当顶点被接进一个完整过程、其中至少一条线是虚的时,它才真正活起来。
只有一种顶点,其威力是巨大的。由于量子电动力学的整个相互作用就是这一个交点配上它唯一的强度因子,数顶点就成了物理学家组织计算的方式:每多一对顶点,就再乘一个小耦合的因子,所以顶点越多,修正就越小、越精细。量子电动力学顶点的简洁——一个电子、一个光子、一个数——正是这套理论如此干净的原因,也是其他每一个规范理论都试图模仿的特征。
两个电子最简单的散射恰好用到两个顶点:第一个电子在第一个顶点发射一个虚光子,第二个电子在第二个顶点吸收它。两块积木,用一个光子接起来,你就得到了它们之间电斥力的领头描述。
两个顶点加一个光子:电子之间最简单的量子电动力学相互作用。
三条线全为实粒子的单个顶点被能量-动量守恒所禁止,所以顶点从不单独出现——它们只存在于更大的图里、彼此相连。
又称
另见