¿Pueden los diagramas de Feynman decirme qué tipo de dispersión de fotones de un electrón es más probable?

[Nota: Los detalles de la pregunta mencionan un “punto de vértice único”, pero no existe tal diagrama para la dispersión de fotones y electrones. Los diagramas más simples tienen dos vértices. Debería poder encontrar algunos ejemplos a través de una búsqueda de imágenes en línea.]

Los diagramas de Feynman son solo visualizaciones útiles que sirven de forma abreviada para las ecuaciones. Si desea conocer el comportamiento físico real, debe encontrar las Reglas de Feynman apropiadas para el tipo de interacción (en este caso, las Reglas de Feynman de QED) y aplicarlas a los diagramas.

En este caso, el resultado depende de las condiciones iniciales. Si el electrón comienza en reposo, por ejemplo, cualquier interacción dará como resultado que el electrón tenga una velocidad distinta de cero y, por lo tanto, más energía cinética de la que comenzó. Esto significa que el fotón debe haber perdido energía (el conocido efecto Compton). Por otro lado, si el electrón comienza a moverse, es posible una variedad de resultados, cuyas probabilidades dependen de los detalles cuantitativos del problema.

En general, en promedio , la energía se transferirá de la que tenga más KE a la que tenga menos KE, pero en la mayoría de los casos, al revés, al menos sucederá algunas veces .

Calcular las probabilidades reales requiere hacer el cálculo QED real, no solo mirar los diagramas de Feynman.

No hay “tipos” de fotones o de dispersiones de fotones.

Un diagrama de Feynman solo muestra una interacción potencial de partículas. No muestra probabilidad, no muestra ángulo, no muestra energía.

Un título en un diagrama de Feynman podría leer, por ejemplo,

Un fotón se divide en un par electrón-positrón, que luego se aniquilan entre sí, convirtiéndose así en un fotón.

Y eso COMPLETAMENTE describiría un diagrama. Esos son todos los datos que hay en un solo diagrama de Feynman. Reactivos, productos. Nada mas.

Aquí hay dos diagramas de Ferynman, ambos muestran un momento de cambio de electrones:

El primero, cambia el impulso (por ejemplo, “vueltas”) de tal manera que aumenta su energía. Cuando lo hace, para obedecer la conservación de la energía, también debe absorber un fotón que constituye la diferencia en energía. Cuando reduce la energía, para obedecer la conservación de la energía, debe emitir un fotón.

Tenga en cuenta la ausencia total de cualquier número: sin probabilidades, sin energías, sin nada. Los ángulos mostrados no importan en absoluto, solo que en realidad son ángulos y no líneas rectas. Eso representa un cambio de impulso.

Por cierto, los fotones nunca “pierden” o “ganan” impulso. Mantienen el mismo impulso toda su vida. Los fotones llevan la fuerza electromagnética: transmiten un paquete de energía entre partículas cargadas. Su “impulso” es la cantidad de energía que transmiten entre las dos partículas. Nunca verá un diagrama de Feynman con dos líneas onduladas conectadas entre sí en ángulo: los portadores de fuerza no cambian el impulso.

EDITAR: Como señala Erik, realmente necesitas dos vértices para ver la imagen completa. Los diagramas de Feynman anteriores solo muestran un vértice. Dije que un fotón lleva impulso entre dos partículas cargadas. Pero los diagramas anteriores solo muestran una partícula cargada. Imagine otra interacción (otro vértice) en el otro extremo de la línea ondulada (el fotón). El electrón está realmente “intercambiando” el fotón con otra partícula cargada (no necesariamente otro electrón).

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