Diagramme de Feynman

R. Feynmana développé des outils graphiques qui permettent de calculer l'amplitude de diffusion pour les interactions entre particules. Les règles pour ces diagrammes, comme celui présenté dans la Figure 2.3 :

• le temps est représenté sur l'axe horizontal et évolue de la gauche vers la droite (on rencontre également des diagrammes où le temps est représenté dans la direction verticale),
• les lignes droites continues représentent les particules, les lignes ondulée, bouclée et tiretée représente respectivement les photons, gluons et bosons W et Z,
• l'énergie et la charge (électrique, couleur ou faible) sont conservées au vertex,
• les lignes démarrant ou s'arrêtant aux extrémités du diagramme représente des particules réelles qui soit s'approche du vertex, soit s'en éloigne comme indiqué par la flèche,
• les anti-particules sont représentées par les lignes qui portent une flèche s'éloignant ou entrant vers le vertex dans la direction opposée de la flèche du temps,
• l'amplitude du processus décrit n'est pas changé lorsqu'on remplace un particule de moment p par son anti-particule de moment -p,
• à chaque vertex est associée la constante de couplage propre à l'interaction et à chaque boson, vecteur de l'interaction, un propagateur.

  Figure: : Diagramme de Feynman décrivant la diffusion élastique électron-positron (mécanisme d'annihilation). En multipliant les constantes de couplage aux vertex et le propagateur pour un photon (m=0), on obtient l'amplitude de diffusion électron-positron :

  

Des quatre interactions fondamentales de la nature, seules les interactions électromagnétique, faible et forte génèrent des effets mesurables dans le domaine de la physique des particules. Passons-les brièvement en revue.