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6. Eichsymmetrie und die vier grundlegenden Wechselwirkungen

Symmetrie und Beschreibung #

Eine globale Symmetrie verwendet überall dieselbe Transformation. Eine Eichbeschreibung erlaubt ortsabhängige Variablenwahlen bei unveränderten beobachtbaren Vorhersagen. Diese Redundanz ist kein zusätzlicher physikalischer Zustand.

Eine Vorzeichenkonvention für den kovarianten QED-Ableiter ist

Dμ=∂μ+ieAμ.D_\mu=\partial_\mu+ieA_\mu.

In natürlichen Einheiten ist e die Kopplung und Aµ das elektromagnetische Viererpotential. Feld- und Teilchentransformation müssen konsistent gewählt werden.

Unterschiedliche physikalische Rollen #

Elektromagnetismus koppelt an elektrische Ladung und besitzt das Photon als Eichquant. Die schwache Wechselwirkung enthält W und Z sowie beispielsweise Betazerfall. Die starke Wechselwirkung ist SU(3)-Farbdynamik. Die Restkraft zwischen Nukleonen ist eine andere Beschreibungsebene.

Eine Compton-Skala für einen massiven Vermittler ist ℏ/(Mc). Für eine W-Ruheenergie von ungefähr 80,4 GeV beträgt sie etwa 2,45×10⁻¹⁸ m. Dies ist eine Skalenabschätzung, kein gemessener Flugweg eines virtuellen W. Allgemeine Relativität beschreibt Gravitation geometrisch; eine vollständig experimentell bestätigte Quantengravitation fehlt noch.

Quellen und weiterführende Literatur #

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