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
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.