ในทฤษฎีสนามควอนตัมการแผ่รังสีสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายหมายถึงการปล่อยรังสีบางประเภทที่ไม่เกิดจาก การ ทำลายล้างของอนุภาค^{[ 1 ] [ 2 ]}มีความสำคัญในการศึกษาเชิงทดลองและเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ที่เครื่องชนอนุภาค

เครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องชนอนุภาคทำให้เกิดการชนกัน (ปฏิสัมพันธ์) ของอนุภาค (เช่นอิเล็กตรอนหรือโปรตอน ) ในศัพท์เฉพาะของสถานะควอนตัมอนุภาคที่ชนกันจะก่อให้เกิดสถานะเริ่มต้นในการชนกัน อนุภาคสามารถถูกทำลายหรือ/และแลกเปลี่ยนกันได้ ทำให้เกิดชุดอนุภาคที่แตกต่างกัน ซึ่งเรียกว่าสถานะสุดท้าย สถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของปฏิสัมพันธ์มีความสัมพันธ์กันผ่านสิ่งที่เรียกว่าเมทริกซ์การกระเจิง ( S-matrix )

แอมพลิจูดความน่าจะเป็นสำหรับการเปลี่ยนสถานะของระบบควอนตัมจากสถานะเริ่มต้นที่มีเวกเตอร์สถานะ${\displaystyle |i\rangle }$ไปยังเวกเตอร์สถานะสุดท้าย${\displaystyle |f\rangle }$กำหนดโดยองค์ประกอบเมทริกซ์ การกระเจิง

${\displaystyle S_{fi}=\langle f|S|i\rangle \;,}$

ที่ไหน${\displaystyle S}$คือเมทริกซ์ S

ตัวอย่างการทำลายล้างของอิเล็กตรอนและโพซิตรอน

ปฏิกิริยาการทำลายล้างระหว่าง อิเล็กตรอนและโพซิตรอน :

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to 2\gamma }$

มีส่วนร่วมจากแผนภาพไฟน์แมนลำดับที่สองที่แสดงอยู่ข้างๆ:

ในสถานะเริ่มต้น (ด้านล่าง; ช่วงเวลาแรก) มีอิเล็กตรอน (e ⁻ ) หนึ่งตัวและโพซิตรอน (e ⁺ ) หนึ่งตัว และในสถานะสุดท้าย (ด้านบน; ช่วงเวลาหลัง) มีโฟตอน (γ) สองตัว

สถานะอื่นๆ ก็เป็นไปได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ที่LEP , e ⁺+ e ⁻→ e ⁺+ e ⁻หรือe ⁺+ e ⁻→ μ ⁺+ μ ⁻คือกระบวนการที่สถานะเริ่มต้นคืออิเล็กตรอนและโพซิตรอนชนกันเพื่อสร้างอิเล็กตรอนและโพซิตรอน หรือมิวออนสองตัวที่มีประจุตรงข้ามกัน ซึ่งเป็นสถานะสุดท้าย

ในกรณีของการแผ่รังสีในสถานะเริ่มต้น อนุภาคที่เข้ามาตัวหนึ่งจะปล่อยรังสีออกมา (เช่น โฟตอน โดยไม่นับรวมในกฎเกณฑ์ ) ก่อนที่จะเกิดปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่นๆ ดังนั้นจึงลดพลังงานของลำแสงลงก่อนที่จะเกิดการถ่ายโอนโมเมนตัม ในขณะที่สำหรับการแผ่รังสีในสถานะสุดท้าย อนุภาคที่กระจัดกระจายจะปล่อยรังสีออกมา และเนื่องจากการถ่ายโอนโมเมนตัมได้เกิดขึ้นแล้ว พลังงานของลำแสงที่ได้จึงลดลง

ในทำนองเดียวกันกับเบร็มส์ตรัลลุงหากรังสีนั้นเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า บางครั้งจะเรียกว่าบีมตรัลลุงและในทำนองเดียวกันก็อาจมีกลูออนตรัลลุง (ดังแสดงในรูปของไฟน์แมนที่มีกลูออน) ได้เช่นกันในกรณีของ QCD

ในกรณีง่ายๆ เหล่านี้ ไม่จำเป็นต้องใช้ซอฟต์แวร์คำนวณอัตโนมัติ และ สามารถหาค่าแสดงนัยสำคัญของภาคตัดขวาง ได้ง่ายๆ อย่างน้อยก็ในค่าประมาณต่ำสุด นั่นคือ ค่าประมาณของบอร์นหรือที่เรียกว่าลำดับชั้นนำ หรือระดับต้นไม้ (เนื่องจากแผนภาพของไฟน์แมนมีเพียงลำต้นและกิ่งก้าน ไม่มีวงวน) อย่างไรก็ตาม ปฏิสัมพันธ์ที่พลังงานสูงขึ้นจะเปิดโอกาสมากมายสำหรับสถานะสุดท้ายที่เป็นไปได้ และส่งผลให้จำนวนกระบวนการที่ต้องคำนวณเพิ่มขึ้นด้วย

การคำนวณแอมพลิจูดความน่าจะเป็นในฟิสิกส์อนุภาคเชิงทฤษฎีจำเป็นต้องใช้ปริพันธ์ขนาดใหญ่และซับซ้อนจำนวนมากเหนือตัวแปรจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ปริพันธ์เหล่านี้มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบ และสามารถแสดงเป็นแผนภาพไฟน์แมนได้ แผนภาพไฟน์แมนเป็นส่วนประกอบของเส้นทางอนุภาคเฉพาะกลุ่ม ซึ่งรวมและแยกออกตามที่อธิบายไว้ในแผนภาพ กล่าวโดยละเอียดและในเชิงเทคนิค แผนภาพไฟน์แมนเป็นภาพกราฟิกของ ส่วนประกอบ แบบรบกวนต่อแอมพลิจูดการเปลี่ยนสถานะหรือฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงกลหรือเชิงสถิติ ภายใน สูตร มาตรฐานของทฤษฎีสนามควอนตัม แผนภาพไฟน์แมนแสดงถึงเทอมในการขยายของวิก ของ เมทริกซ์ Sแบบรบกวนหรืออีกทางหนึ่งสูตรปริพันธ์เส้นทางของทฤษฎีสนามควอนตัมแสดงถึงแอมพลิจูดการเปลี่ยนสถานะเป็นผลรวมถ่วงน้ำหนักของประวัติที่เป็นไปได้ทั้งหมดของระบบจากสถานะเริ่มต้นไปยังสถานะสุดท้าย ในแง่ของอนุภาคหรือสนาม แอมพลิจูดการเปลี่ยนสถานะจะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบเมทริกซ์ของเมทริกซ์ S ระหว่างสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายของระบบควอนตัม

• การแผ่รังสีในสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายในการผลิต Z , บันทึกประจำวันควอนตัมของผู้รอดชีวิต
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างลำแสง , ดี. ชูลเต้
• ไอเอสอาร์และบีมสตรัลลุง