Feynman-Diagramm der Higgs-Produktion durch gggggg-Fusion

Eine interne Linie im Feynman-Diagramm (in diesem Fall speziell eine Fermionenlinie, aber dies gilt für jedes Teilchen, das nicht sein eigenes Antiteilchen ist) verbindet zwei Wechselwirkungspunkte. Ruf Sie an$x$Und$y$(Position vier-Vektoren). Schließlich gibt es eine implizite Integration über alles Mögliche$x$Und$y$bei denen Felder interagieren könnten (obwohl dies nicht immer offensichtlich ist, wenn Diagramme im Impulsraum ausgewertet werden).

Allerdings gibt es schon vorher eine Überlagerung mehrerer Wechselwirkungen, die durch dieselbe Linie dargestellt werden. Insbesondere weist eine Fermionenlinie darauf hin$x$Zu$y$stellt eine Überlagerung von Zwischenzuständen dar, von denen sich ein Fermion ausbreitet$x$Zu$y$und diejenigen, die ein Antiteilchen haben, das sich ausbreitet$y$Zu$x$. Seit$x$Und$y$beide letztendlich integriert werden, kann jeder von ihnen zeitlich früher auftreten, wodurch beide Prozesse stattfinden und zum Matrixelement für einen Prozess beitragen können.* Was für eine gegebene Linie festgelegt ist, ist der Netto-Fermionenfluss zwischen den Scheitelpunkten ; Ein Fermion, das in eine Richtung geht, ändert die Ladung, Topness und andere Quantenzahlen auf genau die gleiche Weise wie ein Antifermion, das in die andere Richtung geht.

Also im ersten Diagramm, das Sie gezeigt haben, die Identifizierung eines Schenkels des Dreiecks mit a$t$Und$\bar{t}$dient rein suggerierenden Zwecken. Die Nettointeraktion besteht darin, dass ein Gluon ein Top-Antitop-Paar erzeugt; Ein Mitglied des Paares interagiert mit dem zweiten Gluon, und dann annihiliert das Top-Antitop-Paar erneut, um das Higgs zu erzeugen. Alle möglichen Szenarien dieser Art summieren sich in der Amplitude, die das Diagramm darstellt (außerdem gibt es Diagramme, in denen das Higgs gleichzeitig mit dem Quark-Antiquark-Paar entsteht, die dann zusammen mit einem der Gluonen vernichtet werden; dies scheint zu verletzen Energieerhaltung, aber wir wissen, dass dies in der Störungstheorie auf sehr kurzen Zeitskalen durch das Unschärfeprinzip erlaubt ist.)

* Was Feynman-Diagramme von anderen Arten von Wechselwirkungsdiagrammen unterscheidet, die aus Wechselwirkungsknoten und Partikelpropagatoren bestehen, ist, dass es keine zeitliche Ordnung zu den Knoten in einem Feynman-Diagramm gibt. Schwingers frühere Methode zur Auswertung beliebiger QED-Matrixelemente war, obwohl sie nicht auf Diagrammen basierte, wesentlich komplizierter als die von Feynman, da Schwinger Amplituden für die Prozesse mit den Scheitelpunkten in verschiedenen zeitlichen Ordnungen separat berechnete.

Ich denke, eine Sache, die Sie verwirren könnte, ist, dass Antiteilchen in der QFT oft durch Teilchen dargestellt werden, die "in der Zeit rückwärts reisen". Auf dem zweiten Bild, das Sie bereitgestellt haben, entspricht es den anderen, nur dem$t$das heißt "Reisen in der Zeit zurück" wird als ein interpretiert$\bar{t}$das reist vorwärts in der Zeit.

Hier ist ein großartiger Link, wenn Sie mehr darüber lesen möchten: Geht Antimaterie-Materie in der Zeit rückwärts?

Hoffe das hat geholfen!

Die Verwirrung in diesen Diagrammen entsteht, wenn Sie Teilchen/Antiteilchen und die "Richtung dieser Teilchen durch die Zeit" und die Tatsache berücksichtigen müssen, dass der Autor nicht angibt, welche Achsen Zeit und Position sind. Eine Sache, an die man sich erinnern sollte, ist, dass wir es mit einem Antiteilchen zu tun haben, wenn der Pfeil in die Vergangenheit zeigt. Alle diese Diagramme zeigen jedoch eine Top-Quark-Schleife und die vertikale Linie, auf die Sie sich beziehen, ist ein Top-Quark. Diagramm 1 zeigt deutlich$t \bar t t$während Diagramm 2 genau dasselbe zeigt (obwohl der Anti-Top nicht beschriftet ist, zeigt er, dass er sich zeitlich rückwärts bewegt). Das dritte Diagramm zeigt den gleichen Vorgang noch einmal, obwohl es so aussieht, als ob die Orts-Zeit-Achsen vertauscht wären.

Das Diagramm, das Sie verwirrt, ist "falsch", wenn es den oberen Teil des Dreiecks als t_bar und den unteren als t bezeichnet, und führt zu Verwirrung. Deine letzte Zeichnung ist die richtige.

Wenn ein Linienpfeil in Feynman-Diagrammen ohne Schleifen in einen Scheitelpunkt hineingeht, bedeutet dies in negativer Zeitrichtung, dass seine Teilchenbezeichnung (nicht bezeichnet) als Antiteilchen genommen werden sollte. An den Scheitelpunkten müssen Quantenzahlen erhalten bleiben.

Eine Schleife sollte nur ein markiertes Teilchen mit einer festen Richtung der Pfeile im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn haben, was mit der Erhaltung der oberen oder anderen umlaufenden Quantenzahl übereinstimmt.