Global Pfeile eichen: Ladungserhaltung
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.
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.
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.
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.