Die Symmetrien hinter den Kräften Global Pfeile eichen: Ladungserhaltung vorherige Seite
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Auch bei Elektronen und Co. kann geeicht werden. Denn diese elektrisch geladenen Teilchen werden mit Hilfe von Zahlen beschrieben, bei denen man einen Nullpunkt wählen muss. Aus dieser Freiheit folgt die Ladungserhaltung.
Elektronen und Quarks werden in der Teilchenphysik mit Hilfe von Feldern beschrieben. Das ist ein Art physikalische Buchführung: Hier ordnet man jedem Punkt in Raum und Zeit einen Wert zu. Ein Luftdruckfeld besagt beispielsweise, wie groß der Luftdruck an einem Ort zu einer bestimmten Zeit ist. Und mit Hilfe des Elektronenfeldes berechnen Physiker die Wahrscheinlichkeit, an einem Ort ein Elektron anzutreffen.
Das Elektronenfeld kann man sich aus kleinen Pfeilen zusammengesetzt vorstellen: An jedem Raum-Zeit-Punkt zeigen solche Pfeile in eine bestimmte Richtung - so wie eine Kompassnadel. Dabei muss man für das Elektronenfeld einmal eine (beliebige) Nullrichtung wählen.
Vor dem Universum sind alle Richtungen gleich. Daher sollte nicht viel passieren, wenn wir die Nullrichtung des Elektronenfeldes weltweit um einen festen Betrag verdrehen. Das Elektronenfeld ist daher global eichsymmetrisch.
Keine Richtung ist besser als die anderen: Das Elektronfeld kann global geeicht werden, d.h. die Nullrichtung des Elektronenfeldes kann für alle Orte um den gleichen Winkel gedreht werden.
Wir können uns sogar zu jeder Zeit eine neue globale Eichung überlegen - zum Beispiel eine solche, die einen ausgewählten Pfeil immer in die Nullrichtung zeigen lässt.
Die Dauernull: Das Elektronfeld wird global so geeicht, so dass der linke Pfeile immer in Nullrichtung zeigt.
Das Elektronenfeld ist global eichsymmetrisch. Nach einem Satz in der Physik ist mit den meisten Symmetrien eine Erhaltungsgrößen verbunden. Im Fall der globalen Eichsymmetrie des Elektronenfeldes ist es die elektrische Ladung: Weil wir das Elektronfeld global eichen können, ohne dass sich an der Physik etwas ändert, ist die elektrische Ladung erhalten.
Was auch geschieht: Die Gesamtladung im Universum bleibt Null. Für jede positive Ladung entsteht auch eine negative.
