Kvanttikaavioita

Kvanttikaavioita ovat kvanttifysiikan ilmiöiden visualisointiin ja laskentaan käytettyjä diagrammaisia esityksiä. Niiden avulla jäsennetään ja lasketaan järjestelmän amplitudit, todennäköisyydet sekä korrelaatiot, ja ne auttavat hahmottamaan vuorovaikutusten rakenteellisia piirteitä.

Yleisimpiä ovat Feynman-diagrammit, joita käytetään kvanttikenttäteoriassa. Diagrammissa viivat ja pisteet kuvaavat hiukkasia, niiden propagaatioita ja vuorovaikutuksia; jokainen diagrammi vastaa tietyllä tavalla matemaattiseen lausekkeeseen, jonka avulla voidaan laskea amplitudit. Diagrammien avulla voidaan systemaattisesti suorittaa perturbatiivinen laajennus ja osoittaa, mitkä vuorovaikutuskuviot vaikuttavat ilmiöön.

Lisäksi on useita muita diagrammityyppejä, joita käytetään monien kehittyneiden kvanttijärjestelmien, kuten monihiukkas- ja kvanttioptiikan, laskennassa. Wickin teoreeman diagrammaattiset versiot tarjoavat tavan ryhmitellä ja vähentää todennäköisyyksiä. Kaikki nämä kvanttikaaviot ovat ennen kaikkea laskentatyökaluja, ei suoria havainto-objekteja.

Historia ja nimi: kvanttikaavioiden kehittäjäksi usein mainitaan fyysikko Richard Feynman 1940-luvulla; niitä on sittemmin sovellettu laajasti teoreettisessa fysiikassa sekä opetuksessa.

Rajoitteet: kvanttikaavioita koskevat säännöt perustuvat perturbatiiviseen laajennukseen ja tietyin oletuksin; epävarmuustekijöitä ja renormalisointia sisältävissä malleissa diagrammiesitykset voivat olla vaikeasti tulkittavissa. Ne eivät ole suoraan todellisuuden kuvaa, vaan matemaattinen työkalupakki.

Käyttöalueet kattavat teoreettisen fysiikan, kvanttioptiikan, hiukkasfysiikan sekä kvanttikeinojen analyysin.