Электромагнитное взаимодействие

    Квантовая электродинамика описывает взаимодействие электронов, мюонов, тау-лептонов и фотонов - частиц нечувствительных к сильному взаимодействию.

Рис.1. Узел электромагнитного взаимодействия

    На рис. 1 изображен узел, описывающий электромагнитное взаимодействие. Константой связи является g_эл.

g_эл = (e²/c)^1/2 = (1/137)^1/2 0.1,

где e - заряд электрона, - приведенная постоянная Планка, c - скорость света. Этот узел универсален, т.е. не зависит от того, как ориентированы его линии относительно оси времени.
    На рис. 2 показаны реальные процессы квантовой электродинамики. Приводятся основные диаграммы Фейнмана низшего порядка

1. Рассеяние электрона на электроне

2. Образование электрон-позитронной пары в кулоновском поле ядра

Рис. 3.

3. Процесс двух и трехфотонной аннигиляции электрона и позитрона

Рис. 4. Основные диаграммы Фейнмана низшего порядка двух и трехфотонной аннигиляции

    Число узлов на диаграмме Фейнмана называется порядком диаграммы. Сечение процесса, содержащего диаграмму порядка N пропорционально g^2N. Таким образом, сечение трехфотонной аннигиляции будет подавлено по сравнению с двухфотонной в 100 раз.

    На рис.5-6 показаны диаграммы двухфотонной аннигиляции более высокого порядка, чем второй.

Рис. 5. Диаграмма четвертого порядка

Рис. 6. Диаграмма шестого порядка

Эти процессы будут подавлены еще более сильно по сравнению с двух  и трехфотонной аннигиляцией, приведенной на рис. 4, что определяется числом вершин на соответствующих диаграммах Фейнмана.

4. Рождение μ⁺μ⁻ и τ⁺τ⁻ в процессе e⁺e⁻-аннигиляции

Рис. 7.

Такие процессы наблюдаются в экспериментах на встречных пучках на электрон-позитронных коллайдерах. Пороги реакций

e⁺e⁻→ μ⁺μ⁻ и  e⁺e⁻→ τ⁺τ⁻

должны превышать энергии покоя соответственно мюона (106 МэВ) и тау-лептона (1784 МэВ), т.е. энергия каждого из встречных пучков должна быть

[m(μ) - m(e)]c² и [m(τ) - m(e)]c².

16.11.15