ماستر مروان
03-21-2011, 09:14 PM
مخطط فاينمان في فيزياء الجسيمات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%81%D9%8A%D8%B2%D9%8 A%D8%A7%D8%A1) (بالإنجليزية:Feynman Diagram ) هو عبارة عن رسم توضيحي لتسهيل إجراء الحسابات في نظرية الحقل الكمومي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%86%D8%B8%D8%B1%D9%8A%D8%A9_%D8% A7%D9%84%D8%AD%D9%82%D9%84_%D8%A7%D 9%84%D9%83%D9%85%D9%8A) ، وتمثيل اصتدام جسمات أولية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B3%D9%8A%D9%85_%D8%A3%D9% 88%D9%84%D9%8A) ، ابتكرها الفيزيائي الأمريكي ريتشارد فاينمان (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B1%D9%8A%D8%AA%D8%B4%D8%A7%D8%B 1%D8%AF_%D9%81%D8%A7%D9%8A%D9%86%D9 %85%D8%A7%D9%86) وتدعي أحيانا بمخططات ستوكيلبيرغ أو مخططات البطريق.
وتتكون مخططات فينمان من خطوط خارجية تعبر عن تآثر بين جسمين قبل وبعد الاصطدام ، وخطوط داخلية تربط بين أزاج من نقاط التآثر. فالخطوط الخارجية تمثل الجسيمات الداخلة في التفاعل (التأثير) والخارجة منه. والخطوط الداخلية تعبر عن جسيمات خيالية . ونقاط التفاعل هي التي النقاط التي تلتقي فيها خطوط التآثر ، وعندها يمكن أن تنتج جسيمات أو تختفي (تفنى) أو تتشتت.
وتمثل الجسيمات المشحونة كهربيا بأسهم في اتجاه مسيرة زمن التآثر ، و الجسيمات المضادة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B3%D9%8A%D9%85_%D9%85%D8% B6%D8%A7%D8%AF) في اتجاه مضاد . أي أن الأسهم تعطي اتجاه سريان الشحنة . وأما الجسيمات غير المشحونة ومضاداتها، مثل الفوتون (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%81%D9%88%D8%AA%D9%8 8%D9%86) فلا تمثل بأسهم .
وتوجد مخططات عديدة من تلك النوع . وتصنف تلك المخططات بحسب عدد الدورات الداخلية (Loop-Order). فإذا كان التآثر ضعيف فتكون مساهمتها في التفاعل ذات درجة أعلى (وبالتالي تكون أضعف من التآثر الرئيسي القوي) ، ويستخدم المخطط لتسهيل تمثيل حسابات نظرية اختلال (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%86%D8%B8%D8%B1% D9%8A%D8%A9_%D8%A7%D8%AE%D8%AA%D9%8 4%D8%A7%D9%84&action=edit&redlink=1).
وتكون المخططات التي لا تحتوي على دورات في هيئة الشجرة (الجزع ويتصل به فروع ) وتسمى هذه مخططات شجرية .
file:///C:/Users/MASTER%7E1/AppData/Local/Temp/moz-screenshot-5.png http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Feynmandiagram.svg/250px-Feynmandiagram.svg.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81: Feynmandiagram.svg&filetimestamp=20080309104125)مثال
لحساب تشتت إلكترون (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%8 8%D9%86) على إلكترون يمثل مخطط فاينمان إلكترونين داخلين في تآثر وإلكترونين خارجين من التآثر . وعملية تشتت الإلكترونين يصفها بالكامل مجطط فاينمان . ويبين لمخطط العلوي تشتت إلكترونين : فتصف الأربعة أسهم الخارجية الإلكترونين الداخلين في تفاعل (أو تآثر) والإلكترونين الناتجين من التآثر ، وتمثل الموجة بينهما فوتونا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%81%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86) تخيليا يمثل التآثر الكهرومغناطيسي بينهما . ولحساب عملية تشتت الإكترونات واتباع مبادئ فاينمان للصياغة الرياضية التي تأخذ في الاعتبار الأسهم في المخطط ونقط التفاعل فيجب الرجوع إلى الكتب الخاصة لفيزياء الجسيمات .
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1f/Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g/287px-Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81: Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g&filetimestamp=20070309164421)
http://bits.wikimedia.org/skins-1.17/common/images/magnify-clip.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81: Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g&filetimestamp=20070309164421)
مخطط فاينمان يصف إلكترونا وبوزيترونا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%AA%D8%B 1%D9%88%D9%86) يفنيان (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A5%D9%81%D9%86%D8%A7%D8%A1) بعضهما وينتجان فوتونا تخيليا ، وهذا يتجسم ويصبح زوج كوارك q و نقيض الكوارك . ثم يشع أحد الكواركات جلوونا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D9%84%D9%88%D9%88%D9%86) g.
مخططات فاينمان
إذا استطاعت الجسيمات أن تترك آثارا فإن تفاعلاتها ستشبه مخططات فاينمان. إن كل خط في مخطط فاينمان يمثل مسار جسيم، فإذا انشطر الجسيم إلى جسيمين، فإن مساره يتشعب إلى مسارين. ويُناط بكل خط وعقدة صيغة رياضياتية. ويعطي حاصل ضرب هذه الصيغ احتمال حدوث التفاعل المدروس. مما يجعل مخططات فاينمان أدوات حساب لا تقدر بثمن.
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/12/SCI96b12N2_H07_005737.jpg
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/12/SCI96b12N2_H07_005738.jpg
كوارك سفلي (d) وبوزترون (+e)
يتفاعلان بتبادل جسيم _W بفضل تيار مشحون. عندئذ يتحول الكوارك السفلي إلى كوارك علوي بإصدار نيوترينو مضاد (Ve). لاحظ أن الشحنة الكهربائية الواردة على العقدة تكافئ الشحنة الخارجة.
كوارك علوي (u) وكوارك علوي مضاد (Ú)
يجتمعان ليعطيا جسيما Z 0 يتفكك إلى إلكترون (-e) وبوزترون (+e). إن هذا التفاعل ذا التيار الحيادي هو العملية التي أنتجت أول الجسيمات Z 0 في المصادم پروتون ـ پروتون مضاد بالمركز سيرن.
كوارك سفلي
يتفكك إلى كوارك علوي مصدرا الجسيم W_ الذي ينشطر بعدئذ إلى إلكترون ونيوترينو مضاد. إن هذا المخطط، الذي يمثل التفكك بيتا، يكافئ رياضياتيا المخطط السابق، مع فارق أن البوزترون الوارد هناك أصبح إلكترونا خارجا هنا. وهكذا فإن الكلمتين، «تفكك وتفاعل»، متكافئتان في فيزياء الجسيمات.
كوارك قعري
يتحول إلى كوارك مفتون بإصدار ميون وميون مضاد (+µ). إن هذا التفكك الافتراضي، الذي يتطلب تيارا حياديا يغير النكهة، يمكن أن يحدث بوساطة جسيم هيگز غير معروف (H 0). كان المكشاف UA1 أول أداة استُعملت للبحث عن هذا التفكك.
يمكن للكواركين العلوي والسفلي أن يتفاعلا بتبادل نديدين فائقيْ التناظر (W و H3) كي يصبحا كواركا غريبا مضادا ونيوترينو ميوني مضادا (V5). ولما كان الپروتون مؤلفا من كوارك سفلي وكواركين علويين فإنه يمكن أن يتفكك بهذا الأسلوب. والبحث عن هذا التفكك جار في مختبر گران ساسو بإيطاليا.
كوارك قعري وكوارك غريب مضاد، اللذان يصنعان ميزونا B، يتفككان في مخطط بَطْريقي إلى لپتون تاو ومضاده (t+). أما الجسيمان في الحلقة فهما كوارك افتراضي ثقيل وكواركه المضاد . وهذه العملية، المغيِّرة للنكهة والتي لم تلحظ، يمكن أن تحدث أيضا بوساطة كوارك ذري وكوارك ذري مضاد، أو عبر جسيمات غير معروفة.
وتتكون مخططات فينمان من خطوط خارجية تعبر عن تآثر بين جسمين قبل وبعد الاصطدام ، وخطوط داخلية تربط بين أزاج من نقاط التآثر. فالخطوط الخارجية تمثل الجسيمات الداخلة في التفاعل (التأثير) والخارجة منه. والخطوط الداخلية تعبر عن جسيمات خيالية . ونقاط التفاعل هي التي النقاط التي تلتقي فيها خطوط التآثر ، وعندها يمكن أن تنتج جسيمات أو تختفي (تفنى) أو تتشتت.
وتمثل الجسيمات المشحونة كهربيا بأسهم في اتجاه مسيرة زمن التآثر ، و الجسيمات المضادة (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D8%B3%D9%8A%D9%85_%D9%85%D8% B6%D8%A7%D8%AF) في اتجاه مضاد . أي أن الأسهم تعطي اتجاه سريان الشحنة . وأما الجسيمات غير المشحونة ومضاداتها، مثل الفوتون (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D9%81%D9%88%D8%AA%D9%8 8%D9%86) فلا تمثل بأسهم .
وتوجد مخططات عديدة من تلك النوع . وتصنف تلك المخططات بحسب عدد الدورات الداخلية (Loop-Order). فإذا كان التآثر ضعيف فتكون مساهمتها في التفاعل ذات درجة أعلى (وبالتالي تكون أضعف من التآثر الرئيسي القوي) ، ويستخدم المخطط لتسهيل تمثيل حسابات نظرية اختلال (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%86%D8%B8%D8%B1% D9%8A%D8%A9_%D8%A7%D8%AE%D8%AA%D9%8 4%D8%A7%D9%84&action=edit&redlink=1).
وتكون المخططات التي لا تحتوي على دورات في هيئة الشجرة (الجزع ويتصل به فروع ) وتسمى هذه مخططات شجرية .
file:///C:/Users/MASTER%7E1/AppData/Local/Temp/moz-screenshot-5.png http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Feynmandiagram.svg/250px-Feynmandiagram.svg.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81: Feynmandiagram.svg&filetimestamp=20080309104125)مثال
لحساب تشتت إلكترون (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%8 8%D9%86) على إلكترون يمثل مخطط فاينمان إلكترونين داخلين في تآثر وإلكترونين خارجين من التآثر . وعملية تشتت الإلكترونين يصفها بالكامل مجطط فاينمان . ويبين لمخطط العلوي تشتت إلكترونين : فتصف الأربعة أسهم الخارجية الإلكترونين الداخلين في تفاعل (أو تآثر) والإلكترونين الناتجين من التآثر ، وتمثل الموجة بينهما فوتونا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%81%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86) تخيليا يمثل التآثر الكهرومغناطيسي بينهما . ولحساب عملية تشتت الإكترونات واتباع مبادئ فاينمان للصياغة الرياضية التي تأخذ في الاعتبار الأسهم في المخطط ونقط التفاعل فيجب الرجوع إلى الكتب الخاصة لفيزياء الجسيمات .
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1f/Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g/287px-Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81: Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g&filetimestamp=20070309164421)
http://bits.wikimedia.org/skins-1.17/common/images/magnify-clip.png (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81: Feynmann_Diagram_Gluon_Radiation.sv g&filetimestamp=20070309164421)
مخطط فاينمان يصف إلكترونا وبوزيترونا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%88%D8%B2%D9%8A%D8%AA%D8%B 1%D9%88%D9%86) يفنيان (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A5%D9%81%D9%86%D8%A7%D8%A1) بعضهما وينتجان فوتونا تخيليا ، وهذا يتجسم ويصبح زوج كوارك q و نقيض الكوارك . ثم يشع أحد الكواركات جلوونا (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AC%D9%84%D9%88%D9%88%D9%86) g.
مخططات فاينمان
إذا استطاعت الجسيمات أن تترك آثارا فإن تفاعلاتها ستشبه مخططات فاينمان. إن كل خط في مخطط فاينمان يمثل مسار جسيم، فإذا انشطر الجسيم إلى جسيمين، فإن مساره يتشعب إلى مسارين. ويُناط بكل خط وعقدة صيغة رياضياتية. ويعطي حاصل ضرب هذه الصيغ احتمال حدوث التفاعل المدروس. مما يجعل مخططات فاينمان أدوات حساب لا تقدر بثمن.
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/12/SCI96b12N2_H07_005737.jpg
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/12/SCI96b12N2_H07_005738.jpg
كوارك سفلي (d) وبوزترون (+e)
يتفاعلان بتبادل جسيم _W بفضل تيار مشحون. عندئذ يتحول الكوارك السفلي إلى كوارك علوي بإصدار نيوترينو مضاد (Ve). لاحظ أن الشحنة الكهربائية الواردة على العقدة تكافئ الشحنة الخارجة.
كوارك علوي (u) وكوارك علوي مضاد (Ú)
يجتمعان ليعطيا جسيما Z 0 يتفكك إلى إلكترون (-e) وبوزترون (+e). إن هذا التفاعل ذا التيار الحيادي هو العملية التي أنتجت أول الجسيمات Z 0 في المصادم پروتون ـ پروتون مضاد بالمركز سيرن.
كوارك سفلي
يتفكك إلى كوارك علوي مصدرا الجسيم W_ الذي ينشطر بعدئذ إلى إلكترون ونيوترينو مضاد. إن هذا المخطط، الذي يمثل التفكك بيتا، يكافئ رياضياتيا المخطط السابق، مع فارق أن البوزترون الوارد هناك أصبح إلكترونا خارجا هنا. وهكذا فإن الكلمتين، «تفكك وتفاعل»، متكافئتان في فيزياء الجسيمات.
كوارك قعري
يتحول إلى كوارك مفتون بإصدار ميون وميون مضاد (+µ). إن هذا التفكك الافتراضي، الذي يتطلب تيارا حياديا يغير النكهة، يمكن أن يحدث بوساطة جسيم هيگز غير معروف (H 0). كان المكشاف UA1 أول أداة استُعملت للبحث عن هذا التفكك.
يمكن للكواركين العلوي والسفلي أن يتفاعلا بتبادل نديدين فائقيْ التناظر (W و H3) كي يصبحا كواركا غريبا مضادا ونيوترينو ميوني مضادا (V5). ولما كان الپروتون مؤلفا من كوارك سفلي وكواركين علويين فإنه يمكن أن يتفكك بهذا الأسلوب. والبحث عن هذا التفكك جار في مختبر گران ساسو بإيطاليا.
كوارك قعري وكوارك غريب مضاد، اللذان يصنعان ميزونا B، يتفككان في مخطط بَطْريقي إلى لپتون تاو ومضاده (t+). أما الجسيمان في الحلقة فهما كوارك افتراضي ثقيل وكواركه المضاد . وهذه العملية، المغيِّرة للنكهة والتي لم تلحظ، يمكن أن تحدث أيضا بوساطة كوارك ذري وكوارك ذري مضاد، أو عبر جسيمات غير معروفة.