Darstellung von vier Grundprozessen der Teilchenphysik mittels Feynman-Graphen

Feynman-Graphen kann man aus den unten dargestellten vier Grundprozessen zusammenstellen. Dabei treten zwei Arten von Wechselwirkungspartnern auf: Teilchen und Austauschteilchen. Die Wechselwirkung selbst findet am Vertex statt. Dort sind jeweils drei Teilchen an der Wechselwirkung beteiligt, zwei einlaufende und ein auslaufendes oder ein einlaufendes und zwei auslaufende Teilchen. Daraus kann man sich die vier Grundprozesse bereits zusammenstellen: An jedem solchen Vertex gelten die Erhaltungssätze von Impuls und Energie. Um diese zu erfüllen, muss fast immer mindestens eins der beteiligten Teilchen (meist ist es das Austauschteilchen) virtuell sein. Am anderen Ende der Linie des virtuellen Teilchens ist dann ein weiterer Vertex mit einem weiteren Grundprozess, so dass die virtuellen Teilchen im Gesamtprozess innere Linien bilden.

Abstrahlung eines Austauschteilchens

Hier sendet ein Teilchen spontan ein Austauschteilchen aus. Das Teilchen, das aus dem einlaufenden Teilchen am Wechselwirkungspunkt entstanden ist, kann entweder das gleiche Teilchen mit verändertem Impuls und Energie oder ein anderes Teilchen sein, je nachdem, welches Austauschteilchen ausgesandt wurde.

Einfang eines Austauschteilchens

Hier fängt ein Teilchen ein Austauschteilchen ein und wird unter Einhaltung der Impulserhaltung zurückgestoßen. Das auslaufende Teilchen, das aus dem einlaufenden Teilchen am Wechselwirkungspunkt entstanden ist, kann entweder das gleiche Teilchen mit verändertem Impuls oder ein anderes Teilchen sein, je nachdem, welches Austauschteilchen eingefangen wurde.

Paarvernichtung

Treffen zwei geeignete Teilchen zusammen, vernichten sie sich und bilden in diesem Prozeß ein Austauschteilchen. Für die Erzeugung fast aller Austauschteilchen sind dazu ein Teilchen und sein zugehöriges Antiteilchen notwendig. Die einzige Ausnahme bildet die Erzeugung eines W.

Paarerzeugung

Ein Austauschteilchen erzeugt aus seiner Energie zwei Teilchen, die in der Summe die Energie und die Ladung des Austauschteilchens haben.