Was macht ein Feynman-Diagramm real oder virtuell?

Im normalen Sprachgebrauch sind real und virtuell keine Eigenschaften von Feynman-Diagrammen selbst, sondern von den darin abgebildeten Teilchen. Die Teilchen, die externen Linien entsprechen (an höchstens einem Scheitelpunkt befestigt), sind real, die anderen (an zwei Scheitelpunkten befestigt) sind virtuell.

Ein Feynman-Diagramm kann als sich wiederholender Teil eines größeren Diagramms betrachtet werden. Dies erfordert, dass die äußeren Linien des Diagramms außerhalb der Schale gehalten werden, sodass die entsprechenden Integrale von Impulsen außerhalb der Schale abhängen (und nicht nur von Impulsen auf der Schale, die für S-Matrix-Elemente ausreichen würden). Ihre Berechnung ist komplexer, da ein größerer Parameterraum berücksichtigt werden muss. Die Verwendung von Off-Shell-Feynman-Diagrammen in diesem Sinne besteht darin, dass sie in Resummationstechniken als Bausteine ​​unendlicher Familien von On-Shell-Feynman-Diagrammen verwendet werden können. Tatsächlich erfordert eine solche rekursive Verwendung, dass die externen Leitungen als virtuell behandelt werden. Wie bei virtuellen Teilchen haben solche Off-Shell-Feynman-Diagramme kein messbares Gegenstück, sondern sind nur Zwischenausdrücke in der Resummationsrechnung.

In Artikeln wie http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0550321379901160 ist ein virtueller Feynman-Graph jedoch einfach ein gewöhnlicher Feynman-Graph mit einer Schleife, im Gegensatz zu einem echten Feynman-Graph = Baumgraph niedrigster Ordnung . Siehe die Erklärung nach Gl. (42) und (81). Dieses Papier wird in http://arxiv.org/abs/1012.0507 nach Gl. (3) für Details zu virtuellen Diagrammen. In http://arxiv.org/abs/1112.1061 gilt diese Terminologie für die an den Linien in Fig. 1 geschnittenen Graphen, was einer Faktorisierung entspricht. http://arxiv.org/abs/hep-ph/9701284 verwendet ebenfalls diese Terminologie; siehe die Titel der Abschnitte 3.1 und 3.2 und die entsprechenden Abbildungen.

Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, geht es nur darum, was Sie berechnen, ob Sie die externen Partikel auf die Schale legen oder nicht. Wenn Sie beispielsweise eine Amplitude berechnen, die für einen Querschnitt verwendet werden soll, setzen Sie die externen Partikel auf die Schale, und es entsteht das, was Sie ein „echtes Feynman-Diagramm“ nennen. Wenn Sie eine effektive Aktion berechnen, zeichnen Sie möglicherweise genau die gleichen Diagramme wie bei einer Querschnittsberechnung, aber Sie lassen die Partikel außerhalb der Schale oder das, was Sie als "virtuelles Feynman-Diagramm" bezeichnen.

Feynman-Diagramme sind genau das: Diagramme. Real oder virtuell können die darin abgebildeten Partikel sein. Zu unterscheiden ist:

Um eine Amplitude zu berechnen, muss man über alle möglichen Impulse interner Linien integrieren. Daher können diese Propagatoren als virtuell betrachtet werden. Effektiv summiert man über alle Virtualitätsebenen der internen Leitungen.

Externe Leitungen sind nicht so einfach. Während die meisten normalerweise real sind, sind viele nicht. Beispielsweise kann man ein Paar Z-Bosonen mit einer Gesamtenergie erzeugen, die kleiner als die doppelte Masse des Z-Bosons ist. In diesem Fall ist eines der Z-Bosonen virtuell. Wenn Sie es messen, finden Sie nicht die Masse des Z-Bosons, sondern etwas Geringeres. Gleiches gilt für den Drell-Yan-Prozess, bei dem durch Quark-Antiquark-Vernichtung ein virtuelles Photon entsteht. Diese Photonen sind massiv, während echte Photonen masselos sind.

Fazit: Diagramme sind, was sie sind. Was aus ihnen herauskommt, kann On-Mass-Shell (reales Teilchen) oder Off-Mass-Shell (virtuelles Teilchen) sein.