¿Por qué la teoría cuántica de campos tiene tantos diagramas de Feynman?

La electrodinámica cuántica y la teoría cuántica de campos son una y la misma cosa. La electrodinámica cuántica (QED) es la interacción de la luz con la materia. La teoría cuántica de campos (QFT) trata sobre los campos producidos por partículas fundamentales como el electrón. Ambas son teorías similares. Esta teoría solo significa que los campos eléctricos y los campos magnéticos producidos por las partículas están cuantizados.

Ahora, los diagramas de Richard Feynman son excelentes representaciones de interacción de partículas y luz. Como sabemos, la teoría cuántica tiene que ver con las probabilidades. Hay posibilidades de que ocurran todas las interacciones. Sabemos que la probabilidad de que el fotón vaya de un lugar a otro es exactamente igual a la probabilidad de que un electrón vaya de un lugar a otro. Un electrón tiene alguna probabilidad de absorber fotones después de la interacción. También tiene alguna probabilidad de emitir fotones. Todos los resultados dependen del azar.

Cuando un electrón y un positrón interactúan, se someten a la aniquilación de pares y producen dos fotones de rayos gamma para conservar el impulso. Sin embargo, si la energía de dos partículas no es suficiente para producir dos fotones de rayos gamma, entonces hay probabilidades para cada resultado que produce. Del mismo modo, cuando dos fotones de rayos gamma interactúan, se someten a producción de pares y se producen un electrón y un positrón. Sin embargo, si la energía de dos fotones de rayos gamma no es suficiente, sufrirán otros resultados dependiendo del azar. Pueden producirse dos fotones o tres fotones y todos los resultados posibles tienen muy pocas posibilidades de ocurrir.

Esta es la razón por la cual te encuentras con tantos Diagramas de Feynman en el libro. Hay muchas posibilidades que pueden suceder después de que ocurran dos interacciones y no tienes ni idea de lo que será. Puede ser, esta es la razón principal por la que Feynman mantuvo su gran cita de que nadie entiende realmente la mecánica cuántica. Realmente no tienes idea de lo que va a ser a diferencia de la física clásica, donde las cosas son predecibles y puedes estar tan seguro de lo que sucederá después. Por otro lado, la mecánica cuántica es probabilística y debemos creer todos los resultados con ciertas probabilidades.

Porque el Diagrama de Feynman es una abstracción tan poderosa.

El diagrama no solo resume largos cálculos, sino que también es instructivo, proporciona visualización y tiene propiedades por derecho propio. Por ejemplo, rotar el diagrama para pasar entre los eventos de dispersión y aniquilación equivale a reemplazar una variable de Mandelstam en el propogador.

¿Su libro solo trata de QED? Existen otros QFT (es solo un marco matemático), pero a saber, la fuerza fuerte y la fuerza débil se tratan de la misma manera que QED con diferentes grupos de simetría.

Al igual que “gay” originalmente se usaba para significar “gay masculino”, QED originalmente implicaba solo interacciones electrón-fotón, ya que esas eran las de mayor interés. Por lo tanto, la terminología ha cambiado un poco para ser un poco más específica y más inclusiva al mismo tiempo.