¿Por qué solo puede haber vértices de 3 partículas en los diagramas de Feynman? [cerrado]

  1. ¿Por qué solo puede haber vértices de 3 partículas en los diagramas de Feynman? Por ejemplo, cuando una partícula y su antipartícula se aniquilan para formar dos fotones, ¿por qué se dibuja su Feynmann de la forma en que se muestra en el diagrama 2 (vértices de 3 partículas)? ¿Por qué el diagrama 1 (vértices de 4 partículas) no puede ser correcto? ¿El diagrama 1 viola alguna forma de leyes de conservación?

  2. Además, ¿cómo podrían los vértices de 3 partículas del diagrama 2 capturar completamente la reacción entre una partícula que se aniquila con su antipartícula para formar 2 fotones? ¿Por qué la partícula puede emitir primero el primer fotón y luego aniquilarse con su antipartícula para producir el segundo fotón? Parece que el diagrama 2 es un proceso de dos pasos, en el que la aniquilación entre una partícula y su antipartícula solo produce un fotón (que no puede ser correcto ya que no se conservará el impulso).

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Respuestas (1)

En realidad, hay 4 vértices de partículas, por ejemplo, interacciones 4-Higgs y 4-Gluon. Sin embargo, para partículas que incluyen fermiones esto no es posible. La razón de esto es que cada vértice, es decir, cada interacción, corresponde a un término en el modelo estándar lagrangiano. Tal Término de interacción es generalmente un Producto de los campos que interactúan ϕ i y una constante de acoplamiento g

L i norte t = gramo ϕ 1 ϕ 2 . . .
La cosa es que ahora solo se permiten los llamados términos renormalizables. Eso prohíbe todos los Términos en los que las dimensiones de los campos suman más de 4. Dado que los campos de fermiones tienen una dimensión de 3/2, no puede haber 4 en dicho Término. Eso significa que, de hecho, el Diagrama 1 está prohibido porque no es renormalizable. Sin embargo, los campos escalares como el de Higgs o los campos vectoriales como los gluones tienen dimensión 1 y, por lo tanto, pueden formar interacciones de 4 partículas (siempre que también sean invariantes bajo las simetrías del modelo estándar adecuado)

La razón por la cual el segundo diagrama no viola la conservación del momento es porque el fermión entre los dos vértices es una partícula virtual llamada fuera de la capa que no obedece

pag 2 = metro 2

Gracias por la respuesta. ¿Puedo preguntar también cómo podría decir que el fermión entre los dos vértices es una partícula virtual? El fermión se dibuja en diagonal, por lo tanto, existe a medida que avanza el tiempo, entonces, ¿cómo podría ser una partícula virtual?
@BøbbyLeung el diagrama es una representación icónica de una integral. Las variables de la línea interna varían entre los límites integrales. Por eso son virtuales, están fuera del caparazón masivo.
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