费曼图与散射
顶点、传播子与外线(vertices, propagators, and external legs)
每一张费曼图,无论多复杂,都只由三种零件搭成,就像每个句子都由词语搭成一样。一旦你能叫出这三种零件的名字,你几乎就能读懂任何图。它们是:外线(伸到图边缘外的线条)、顶点(线条相交的点),以及传播子(连接一个顶点到另一个顶点的内部线)。可以把顶点想成「事件」,把传播子想成事件之间的「桥」,把外线想成你真正以之开始、又以之结束的粒子。
每种零件在计算里都有明确的职责。外线是进入或离开这个过程的真实粒子——束流中的电子、飞向探测器的光子。顶点是一次相互作用:比如某处一个电子发射出一个光子。这次相互作用的强度由耦合(coupling)决定,所以每个顶点都为答案贡献一个耦合因子。传播子则是内部的中间人,一个携带能量与动量、从一个顶点传到下一个顶点的虚粒子;在数学上它贡献的因子会在虚粒子接近成为真实的、在壳(on-shell)粒子时变大。把所有外线、顶点和传播子的因子相乘,就得到这张图的贡献。
正是这种乐高式的结构让费曼方法如此强大:同样一小撮规则(每类顶点一条、每类传播子一条),就能让你拼装并计算一个理论中的任何过程。在量子电动力学里基本上只有一个顶点——一个电子、一个正电子和一个光子相交于一点——仅凭这一块积木,你就能画出所有电磁过程。一个值得记清的细节:外线是真实、可观测的粒子,而传播子是虚的、永远无法被直接看到。
在一个电子被另一个电子散射的图里,进来的两个电子和出去的两个电子是四条外线,它们之间那一个光子是传播子,而每个电子接触到该光子的那两个点是两个顶点。三种零件,整个过程就交代清楚了。
四条外线、两个顶点、一个传播子——整张图都读出来了。
传播子携带的是虚粒子,它们处于离壳状态(不严格满足通常的质能关系),且从不被直接观测;只有外线才是真实、可测量的粒子。
又称
另见