¿Son estos diagramas de Feynman legítimos? Si es así, ¿qué significan?

Question

¿Son estos diagramas de Feynman legítimos? Si es así, ¿qué significan?

Física
Feynman-diagramas
partículas fisicas

Arturo Vial Arqueros

Como parte de un rompecabezas de Geocaching, he encontrado estas imágenes, que supuestamente son diagramas de Feynman. Se supone que debo sacarles números. He leído algo sobre física de partículas pero está muy lejos de mis áreas de conocimiento. Sin embargo, por lo que he visto en muchas páginas, estoy empezando a pensar que estos son falsos, es decir, simplemente están dibujados para parecerse a los diagramas de Feynman, pero no lo son.
En caso de que realmente lo sean, ¿qué representan? ¿Hay alguna forma de extraer números de ellos? (Pensé en algo como obtener la probabilidad de que ocurran esos casos, aunque no estoy seguro de que se pueda calcular).

Primer diagrama:

Aparentemente un diagrama de Feynman

Y segundo diagrama:

Aparentemente otro diagrama de Feynman

EDITAR: Para que conste, me comuniqué con el propietario del caché y estuvo de acuerdo en que la flecha inferior en el segundo diagrama debería apuntar hacia atrás como lo sugiere gj255 en su respuesta.

CDCM

¿Tal vez podría extraer números en el sentido de las fechas de descubrimiento de las partículas relevantes?

Respuestas (1)

¿Son estos diagramas de Feynman legítimos? Si es así, ¿qué significan?

¿Tal vez podría extraer números en el sentido de las fechas de descubrimiento de las partículas relevantes?

gj255 · Answer 1

El primer diagrama representa el proceso de un $B$ mesón y un $\phi$ mesón interactuando para formar un $\Upsilon$ mesón y un $K$ mesón _

En términos de los quarks constituyentes, este proceso es

b \bar{tu} + s \bar{s} \to b \bar{b} + s \bar{tu},

$b \bar{u} + s \bar{s} \to b \bar{b} + s \bar{u} \,,$ donde la barra superior denota antipartícula. Hay muchos diagramas que conducen a este proceso. podemos dejar el

b

$b$ y

s

$s$ intacto, si podemos encontrar una manera de convertir

\bar{u}

$\bar{u}$ ,

\bar{s}

$\bar{s}$ a

\bar{b}

$\bar{b}$ ,

\bar{u}

$\bar{u}$ . Este llamado proceso de cambio de sabor sólo puede ocurrir a través del intercambio de un

W

$W$ bosón en el intercambio de un

W

$W$ bosón, el

\bar{u}

$\bar{u}$ cambios a un

\bar{b}

$\bar{b}$ y el

\bar{s}

$\bar{s}$ a un

\bar{u}

$\bar{u}$ . Estos luego intercambian lugares en el diagrama que se muestra, pero no deberían . Etiqueta el diagrama con los quarks para convencerte de esto.

El segundo diagrama representa el proceso de un $\Sigma$ barión y un $K$ mesón interactuando para formar un $\Xi$ barión y un $D$ mesón _

En términos de los quarks constituyentes, este proceso es

tu tu s + s \bar{d} \to tu s s + C \bar{d} .

$uus + s \bar{d} \to uss + c\bar{d} \,.$ Nuevamente, hay muchos diagramas correspondientes a este proceso. podemos dejar el

u

$u$ ,

s

$s$ y

\bar{d}

$\bar{d}$ intacto, si podemos encontrar una manera de convertir

u

$u$ ,

s

$s$ a

s

$s$ ,

c

$c$ . Una vez más, esto sólo puede ocurrir a través del intercambio de una

W

$W$ bosón, y al hacerlo,

u

$u$ cambios a

s

$s$ y

s

$s$ cambios a

c

$c$ . Sin embargo,

u

$u$ y

s

$s$ no puede aniquilar en un $W$ bosón como se muestra en el diagrama ; por ejemplo, las cargas eléctricas no se suman. De hecho, una flecha que apunta hacia atrás en un diagrama de Feynman generalmente indica una antipartícula, lo que sugiere que es la

\bar{d}

$\bar{d}$ aniquilando con un quark del

Σ

$\Sigma$ barión, no el

s

$s$ . Pero esto deja el

s

$s$ del

K

$K$ mesón para convertirse en un constituyente del

D

$D$ mesón, lo que no tiene sentido, ya que

D^{+} = c \bar{d}

$D^+ = c\bar{d}$ .

Conclusión: ambos procesos están físicamente permitidos, pero los diagramas que los representan son defectuosos. En principio, si los diagramas estuvieran bien dibujados, podríamos usar las reglas de la teoría cuántica de campos para calcular las amplitudes de probabilidad que les corresponden, como queráis, pero estas dependerían de parámetros como la energía a la que colisionaron las partículas, y No producir números puros. Sospecho que estás buscando algo menos técnico.

¿Probablemente la solución al rompecabezas son los desajustes de carga?
Por ejemplo, en el segundo diagrama, la carga eléctrica que falta es 2/3.
@ gj255 Entendí partes de tu respuesta. Veo cómo cada línea se puede etiquetar con un quark de cada uno de los bariones y mesones. También veo la situación que describe en la última parte, donde tomar una flecha hacia atrás como antipartícula conduce a una contradicción para los quarks s y c para la flecha inferior. Lo que no entiendo (tal vez esto está fuera del alcance de la pregunta) es cómo funcionan las interacciones del bosón W. ¿Cómo sabes, en el primer diagrama, que $\bar{u}$ debe cambiar a $\bar{b}$ ¿Por ejemplo? Estoy tratando de entender mejor estos diagramas.
@ArturoVialArqueros Cuando un quark emite o absorbe un $W$ bosón, puede transformarse en cualquier otro quark con carga eléctrica diferente en una unidad. Así que cuando el $\bar{u}$ emite un $W$ , se permite cambiar a cualquiera $\bar{d}$ , $\bar{s}$ , o $\bar{b}$ .
@gj255 Gracias por su respuesta. Acepto su respuesta ya que responde a mis dos preguntas (si los diagramas son legítimos y sus significados). Esta información aún no es suficiente para resolver el rompecabezas de Geocaching, pero ahora tengo una comprensión mucho mejor del tema. ¿Te importaría explicarme una cosa más? como un $W$ bosón cambia quarks de esa manera, ¿qué efecto tendría un $Z$ bosón tienen en ellos?
@ArturoVialArqueros El $Z$ El bosón interactúa de manera similar al $W$ bosón, excepto que no se le permite cambiar de sabor. entonces un $u$ quark puede emitir un $Z$ bosón, pero debe permanecer como un $u$ cuarc. Asimismo, un $s$ y un $\bar{s}$ puede aniquilar en un $Z$ bosón, al igual que (por ejemplo) un $u$ y un $\bar{s}$ puede aniquilar en un $W$ bosón

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