Elektrische Ladung Elementarkörpertheorie © Dirk Freyling

Begriff der elektrischen Ladung

Elektrische Ladung ist ein Sekundärbegriff der herrschenden Physik, der eine von der Masse (und dem Radius) des Ladungsträgers abgekoppelte "phänomenologische Entität" suggeriert. Elementarkörpertheorie basierend sind jedoch alle Ladungswechselwirkungen anschaulich auf Masse-Radius-Kopplungen zurückzuführen. Elektrische Ladungen im Elementarkörper-Denkmodell kommen als (formales) Resultat der Masse-Radius-Kopplung bequemerweise nur implizit über Funktionen der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten α vor.

"Schlüssel" zum Verständnis der Materiebildungen sind die phänomenologisch begründeten Ladungsmöglichkeiten. Zum einen die energetisch ruhemasse-äquivalente (starke) Elementarkörper-Ladung q₀ und die elektrische Elementarladung e.

f₇ wurde "eingeführt", um suggestiv zu verdeutlichen, daß es sich bei der [Elementarkörper-]Ladung q₀ ("nur") um eine skalierte Masse-Radius-Funktion handelt. Banalerweise ist f₇auch numerisch (1·10⁷) einfacher zu merken als der Wert der Dielektrizitätskonstanten. Die Frage nach der Herkunft und Bedeutung der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten führt zur elektrischen Elementarladung. α ist somit eine "abgeleitete" Grösse, die aus der elektrischen Elementarladung "entstammt".

Im cgs-System (Zentimeter, Gramm, Sekunde) ist die elektrische Ladung "gleich" als Wurzel aus dem Produkt aus m₀r₀c² definiert.

Vergleiche dazu Quantenelektrodynamik (QED) und Teilchenhysik-Standardmodell (SM)-Postulate zur Struktur des Protons und der Strukturlosigkeit des Elektrons. Die QED beschreibt das Elektron als Ladungs- und Masse-Punkt, welcher offensichtlich keine realphysikalische Rotation "ausführen" kann und das SM-postuliert das quarksbasierende asymmetrisch, ladungsfragmentierte Proton, welches keinen quarksbasierenden Spin besitzt.

Postulierte Ladungsrelativierung

Die durch die Ladung verursachte Polarisation des Vakuums in der Region um die Elementarladung sorgt für einen Abschirmungseffekt. Das führt dazu, daß die beobachtete Ladung keine Konstante mehr ist, sondern vom Abstand bzw. der entsprechenden Energieskala Q abhängt, bei welcher ein Prozess stattfindet. Dies wird als Laufen der Kopplung bezeichnet. In der QED nimmt die Stärke der Kopplung mit steigender Energieskala Q zu.

Die so genannte effektive Kopplungskonstante wird definiert durch:

"QED-Analoges" SM-Postulat: Wie das Elektron ist auch ein Quark von einer Wolke virtueller Teilchen umgeben, und zwar von Gluonen und Quark-Antiquark-Paaren. Die Farbladung eines Quarks wird durch die Farbladungen der Quark-Antiquark-Paare in der Wolke teilweise kompensiert. Anders als die elektrisch neutralen virtuellen Photonen in der Umgebung eines Elektrons haben die virtuellen Gluonen in der Umgebung eines Quarks ihre eigenen Farbladungen und können daher in Paare von Gluonen übergehen (Selbstkopplung). Als Folge dieser zusätzlichen Beiträge wird im Falle der QCD die Farbladung des Quarks nicht abgeschirmt, sondern erhöht (antiscreening). [Es gibt keine erklärende Phänomenologie zum antiscreening!]

Zur Erinnerung: Quarks sind keine Teilchen, weder im phänomenologischen noch im quantentheoretischen Sinne, da sie nicht als isolierbare Partikel bzw. Zustände auftreten. Die postuliert quarks-basierenden physikalischen Teilchen andererseits sind im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) als gebundene Zustände aus Quarks zusammengesetzt zu denken. Die erste Annahme war, daß im Bild des SM der postulierte Protonenspin sich zu 100% aus den Spinanteilen der Quarks zusammensetzt. Dies wurde viele Jahre nach der ersten Annahme 1988 bei den EMC-Experimenten nicht bestätigt. Entgegen aller Annahmen wurden damals sehr viel kleinere, sogar mit Null verträgliche Anteile gemessen ( ∆∑ = 0.12 ± 0.17 European Muon Collaboration). Aber auch die zweite Annahme, daß die ins Leben gerufenen Gluonen zum Protonenspin beitragen, ergab nicht das gewünschte Ergebnis. In der dritten, derzeit aktuellen Theorie-Fassung sollen nun Quarks, Gluonen und deren dynamisch-relativistische Bahndrehimpulse im Ergebnis fein säuberlich den Protonenspin ausmachen. „Diese Leute“ sind so überzeugt von ihren Taten, daß sie das Wesentliche offensichtlich aus den Augen verloren haben. Wieso sollte die Natur eine komplexe mehrobjekt-asymmetrisch, ladungsfragmentierte, dynamische Substruktur schaffen, die nur im statistischen Mittel das „Gleiche“ liefert, wie das postuliert punktverarmte, "leptonische" Elektron, daß ohne "Mühe" und Struktur, sowohl einen "diskreten" halbzahligen Spinwert als auch eine betragsmäßig gleiche Ladung liefert?

Es wird im Kapitel Spin & Magnetische Momente anschaulich erörtert, daß die gemessenen magnetischen Momente des Protons und Neutrons keineswegs auf eine Substruktur hinweisen. Sowie die Abweichung des experimentellen magnetischen Momentes des Elektrons, bezogen auf den quantenmechanischen Erwartungswert, gleichfalls eine Folge der unverstandenen Mess-Phänomenologie ist. Dies wird verständlich, wenn man die Energie des magnetischen Messfeldes zur Bestimmung der (vermeintlich intrinsischen) magnetischen Momente berücksichtigt.

Keine noch so angepasste, ergebnisorientierte, iterative Berechnung postulierter Quarks-basierender Strukturen, mit einer oder mehreren Gluonensorten, relativistischen Interaktionen oder was ihnen auch immer einfällt, wird aus allgemein anerkannt logischen Gründen erklären können, warum ein solch asymmetrisch-verschachteltes Gebilde im resultierend unvermeidbar „nur statistischen Mittel“ das Gleiche liefert, wie das vom SM postuliert strukturlose „leptonische“ Elektron. Der ganze Fantasie-Quatsch des Standardmodells der Teilchenphysik zerbricht schlicht an der Tatsache, daß Elektron und Proton betragsmäßig eine gleiche elektrische Ladung besitzen. Für diese simple Denkmodell-Qualitäts-Analyse muß sich Niemand mit Lagrangedichte, taylorreihenaffinen Entwicklungskoeffizienten, assoziierten millionenfachen Rechenschritten und Theorien rumschlagen, in denen selbst Schreibfehler neue Lösungen generieren.

Randnotiz

Strahlende Ladungen

Die Aussage das beschleunigte Ladungen Energie abstrahlen ist zwar richtig aber vollkommen falsch verstanden. Denn die abgestrahlte Energie ist ein Teil der Energie, die von aussen eingebracht wurde, um die Ladung zu beschleunigen. Somit zerstrahlt die Ladung selbst nicht, sondern sie kann nur einen Teil der Energie aufnehmen, die ihr von aussen zugeführt wurde. Es ist bemerkenswert, äußerst befremdlich und letztendlich fatal, daß hier seit Generationen eine etablierte Falsch-Annahme selbstzerstrahlungsfähiger beschleunigter Ladungen das gesamte Denken der Physik mitgestaltet hat und mitgestaltet. Aber Vorsicht! Der Wechselwirkungsprozess der (Teil-)Annihilation ist ein gänzlich anderer Aspekt der ladungsabhängigen Materiebildung, siehe das gleichnamiges Kapitel.

Die an sich schon aussichtslose Situation wird noch sinnfreier, wenn man sich anschaut, wie im Rahmen der Quantenelektrodynamik (QED) die elektrische Ladung "verstanden" wird. Postulat der QED: Das Elektron ist von einer „Wolke“ aus virtuellen Photonen und virtuellen Elektron-Positron-Paaren umgeben. Was man als Elektronenladung gemäß QED mißt, ist die abgeschirmte Ladung. Die Ladung eines nackten Elektrons (d.h. eines Elektrons ohne Vakuumpolarisationswolke) wird QED basierend als unendlich berechnet. Erst die Subtraktion der gleichfalls unendlichen Ladung der abschirmenden Wolke ergibt die gemessene elektrische Elementar-Ladung. Am Rande bemerkt: Im Rahmen der Mathematik der QFT hat (schon) das Vakuum eine unendlich große Ladung (, die wieder verschwinden muß ...).

„Zur Erinnerung“: Bei der Berechnung von so genannten Schleifenkorrekturen treten (ultraviolette) Divergenzen auf. Im ersten Schritt werden diese Divergenzen regularisiert. Eine Regularisierung macht die auftretenden Schleifenintegrale vorübergehend endlich, was dazu führt, diese berechnen zu können. Methoden zur Regularisierung sind beispielsweise Cutoff, Gitter-Regularisierung und Dimensionale Regularisierung.

Um ein physikalisch interpretierbares Ergebnis zu erhalten, müssen die Divergenzen sodann renormiert werden. Die Grundidee der Renormierung ist, daß die unendliche Summe aller Korrekturen ein endliches Ergebnis sein muss. Folglich können die divergenten Anteile einer Schleifenkorrekturrechnung in höhere Ordnungen verschoben werden, ohne das Ergebnis der Summe aller Korrekturen zu verändern. Um eine solche Renormierung durchzuführen, werden zunächst die Felder, Massen, Kopplungskonstanten und Eichparameter in der Lagrangedichte reskaliert.

Aus einem zusätzlichen Anteil der Lagrangedichte können »Gegenterme« bestimmt werden. Die Gegenterme und divergenten Termen werden mittels Renormierungskonstanten addiert, um ein endliches Ergebnis zu erhalten. Die Wahl der Renormierungskonstanten ist nicht eindeutig, da auch konstante Anteile in höhere Ordnungen verschoben werden können. Daraus resultiert eine Abhängigkeit des Ergebnisses von dem gewählten Renormierungsschema. Häufig verwendete Schemata sind die Minimale Subtraktion und die modifizierte Minimale Subtraktion.

Die QED beschreibt die Wechselwirkungen zwischen Fermionen und Photon. Diese Wechselwirkungen erhalten die Chiralität. Ein linkshändiges Fermion bleibt linkshändig, wenn es ein Photon emittiert oder absorbiert, ein rechtshändiges Fermion bleibt ein rechtshändiges. Der kinetische Term erhält auch die Chiralität. Da die Emission oder Absorption eines Photons die Chiralität des Fermions nicht ändern kann, hat dies zur Folge, daß jegliche Strahlungskorrektur zur Fermionmasse bis in alle Ordnungen der Störungstheorie verschwinden muß, wenn die Fermionmasse gleich null ist. Die Schleifenintegrale, die in die Berechnungen der Strahlungskorrekturen eingehen, sind divergent. Die chirale Symmetrie „schützt“ Fermionmassen vor großen Strahlungskorrekturen. In analoger Weise „schützt“ die Eichinvarianz das Photon davor, eine Masse zu erhalten. In der QED ist die führende Divergenz der Fermionen in allen Größen logarithmisch.

Im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) gibt es jedoch quadratisch divergente Beiträge zur skalaren Masse von Eichbosonschleifen sowie Fermionschleifen. Ohne das an dieser Stelle näher auszuführen, lässt sich der so genannte Abschneideparameter Λ nicht aus der Theorie bestimmen. Die großen Λ² Korrekturen implizieren, daß, wenn man die Hochenergietheorie, von der das SM als effektive Niederenergietheorie abstammt, benutzt, um Vorhersagen bei TeV-Energien zu machen, diese Vorhersagen extrem sensitiv auf die Parameter der Hochenergietheorie sein würden, wenn Λ » 1 TeV ist. Dies ist das so genannte fine-tuning problem (Feinadjustierungsproblem) des SM.

Hintergründe Bereits im Denkmodell der klassischen Elektrodynamik von Maxwell begegnet man Divergenzen. Betrachtet man ein Elektron im Rahmen dieses Denkmodells ohne sein eigenes elektromagnetisches Feld, so spricht man von einer rein mechanischen Masse des Elektrons. Nach Lorentz setzt sich entsprechend dieser Überlegung die experimentelle Masse des Elektrons aus der mechanischen Masse plus der trägen Masse des elektromagnetischen Eigenfeldes des Elektrons zusammen. Jedoch die Energie dieses Eigenfeldes (klassische Selbstenergie) des punktförmigen Elektrons, welcher einer rein elektromagnetischen Masse des Elektrons entsprechen würde, divergiert in der Maxwell-Theorie. Die Frage nach der Natur oder Endlichkeit einer rein mechanischen Masse des Elektrons hat in der Maxwell-Theorie keinen Sinn, denn es existiert kein entsprechender mathematischer Ausdruck in der Theorie. Auf Grund der Divergenz auch bei kleinen Raum-Zeitabständen, ist auch der Begriff einer rein elektromagnetischen Masse des Elektrons im Rahmen der Maxwell-Theorie nicht sinnvoll. Es wird, obwohl es sich um eine nichtstörungstheoretische Berechnung handelt, oft argumentiert, daß in dieser Unendlichkeit der klassischen Maxwell-Theorie eine Ursache der UV-Divergenzen zu suchen sei, welche in der Störungstheorie der quantisierten Elektrodynamik auftreten. Allerdings sollte man dabei nicht die Aussagen der Störungstheorie der QED, sondern vielmehr eine nichtstörungstheoretische Berechnung der Selbstenergie des Elektrons in der QED mit dem klassischen Resultat vergleichen. Jedoch gerade dieser Punkt ist nicht genügend erforscht. Es ist unklar, ob die QED in ihrer exakten, d.h. nichtstörungstheoretischen Lösung des Problems der rein elektromagnetischen Masse des Elektrons endlich ist oder divergiert.

Dennoch gibt es einen wesentlichen Zusammenhang zwischen den UV-Divergenzen der klassischen Theorie und den UV-Divergenzen in der Störungstheorie der QED. Sowohl in der klassischen Elektrodynamik als auch in der QED ist die rein elektromagnetische Masse ebenso wie die rein mechanische Masse des Elektrons eine physikalisch nicht messbare Größe. Einzig die experimentelle Masse m des Elektrons hat physikalische Bedeutung. Ebenso verhält es sich mit der nicht beobachtbaren, so genannten nackten Ladung des Elektrons. Die nackte Ladung entspricht einer Ladung, welche das Elektron hätte, wenn das elektromagnetische Feld des Elektrons abgeschaltet würde. Die grundlegende Feststellung der Nichtbeobachtbarkeit dieser unendlichen Größen erlaubt es, eine unendliche Skalentransformation der Masse und der Ladung vorzunehmen und so die QED zu renormieren. Im Ergebnis dieser Prozedur erhält man endliche, physikalisch beobachtbare Größen e und m. Ganz allgemein ist festzustellen, daß die Ultraviolett-Divergenzen der QFT eine Konsequenz des verwendeten Konzepts lokaler Wechselwirkungen punktförmiger Teilchen sind. Es wird aber allgemein angenommen, daß die den Theorien zugrunde liegende Minkowski-Raum-Zeit im Bereich der Planck-Länge ihre Gültigkeit verliert und Einflüsse der Quantengravitation wesentlich werden. Die Divergenzen könnten dann irrelevant werden. In diesem Zusammenhang ist es erwähnenswert, daß eine Berücksichtigung der klassischen Gravitationstheorie von Einstein in der klassischen Maxwell-Theorie bereits eine endliche Selbstenergie des Elektrons ergibt. Das elektrische Eigenfeld krümmt den Minkowski-Raum zu einer »Reissner-Nordström-Raum-Zeit«. Das theoretische Ergebnis ist eine endliche Selbstenergie des klassischen Elektrons. Deshalb ist in diesem Zugang auch die rein mechanische Masse eine endliche Größe. Einen etwas anderen Aspekt der Renormierungsproblematik stellt die unendliche Ladung Q und Energie E (Masse) des Vakuums der QED dar. Ebenso wie im Fall der Selbstenergie und der nackten Ladung des Elektrons sind diese Größen physikalisch nicht beobachtbar. Von der unendlichen Ladung und Energie des Vakuums des Dirac- und des Photonenfeldes wird eine unendliche Ladung und Energie subtrahiert. Das Resultat solch einer Umskalierung (Renormierung) ist, daß das Vakuum die physikalisch sinnvollen Werte E = 0 und Q = 0 erhält. Mathematisch findet diese Art der Renormierung seine Umsetzung in der so genannten Normalordnung. Bindet man den Normalordnungsoperator bereits zu Beginn in die Lagrangedichte der Theorie ein, dann ergeben sich keine unendlichen Werte des Vakuumzustandes.

Am Rande bemerkt:

Die schlechteste skalenübergreifende theoretische Voraussage aller Zeiten

Die von der Standardtheorie vorhergesagte, in unserem Universum aber nicht vorhandene, "ungeheuere" Vakuumenergiedichte ist ohne Zweifel numerisch die größte bisher bekannte Absage an das Konstrukt quantenfeldtheoriebasierender Berechnungen. Aufgrund von Beobachtungen wird die Energiedichte des Vakuums auf einen Wert der Größenordnung 10⁻⁹ J/m³ geschätzt, dieser Wert ist damit etwa um den Faktor 10¹²⁰ niedriger als in den theoretischen Berechnungen des Standardmodells.

Der mathematische „Weg“ einer konstruierten Divergenz

Fassen wir noch einmal zusammen: Auch ohne mathematische Konkretisierung lässt sich die Vorgehensweise qualitativ verstehen. Es wird ein punktförmiges Elektron als strukturloses (elementares) Teilchen postuliert, welches im Ergebnis eine unendlich große Ladung besitzt. Trick: Durch die postulierte Polarisation des Vakuums (spontane Bildung von virtuellen Elektron-Positron-Paaren und virtuellen Photonen) wird die unendliche Ladung des Elektrons abgeschirmt und es ergibt sich die endliche beobachtbare elektrische Ladung. In diesem Zusammenhang kommt es zu einer Ergebnis orientierten Verselbständigung der Mathematik. Es werden als erstes die konstruierten Singularitäten abgespalten (Regularisierung) und dann renormiert (endlich gemacht). Der theoretische Erfolg ist somit selbstprophetisch, daß Ergebnis war bekannt.

Statt unverstandene, Phänomenologie befreite Grössen bzw. Begriffe wie Ladung und Masse (bestenfalls) auf primäre Begriffe zu reduzieren, werden weitere willküraffine Theorie-Konstrukte postuliert. Ausser einer fragwürdigen, Realphysik befreiten mathematischen "Struktur", die mal richtige und mal (sehr) falsche Voraussagen liefert, bleibt erkenntnistheoretisch "Nichts".

Die Divergenzproblematiken, sowohl klassischer als auch quantenfeldtheoretischer Betrachtungen, finden also ihre theoriebeladene Ursache in den jeweiligen Denkmodellen. Dort wird die innere Struktur der Energieträger (Gravitation, (elektrische) Ladung) schlicht nicht erfasst. Berücksichtigt man jedoch die endliche, realphysikalisch orientierte, phänomenologische Natur der Objekte, lösen sich die "Unendlichkeiten" plausibel auf. Impulsmasse-Inversion►

Da die QED ein "Vorbild" für die Quantenchromodynamik (QCD) war (ist), drängt sich zur Ausgestaltung der Verwirrung die Frage auf, was im Standardmodell der Teilchenphysik denn nun als punktförmig, respektive strukturlos verstanden wird. Ist ein Elektron umgeben von virtuellen Photonen und virtuellen Elektron-Positronen-Paaren punktförmig und ohne Struktur? Man könnte, nein man muß im guten Glauben an minimalistische Wissenschaftsstandards zu der Erkenntnis kommen, daß SM-Physiker nicht wissen, wie die elektrische Ladung QED basierend "verstanden" wird, denn "alles andere" führt erkenntnistheoretisch geradlinig in eine pathologische Situation. Denn losgelöst von der Tatsache, daß dieses mathematische moderne QFT-Theater insgesamt haltlos ist, ist ein Konstrukt aus Theorieobjekten (virtuelle was auch immer...) und einer realphysikalisch vorhandenen Masse und realphysikalisch meßbaren Ladung weder Punkt noch strukturlos!

Ohne das hier durchzuexerzieren gilt „Ähnliches“ für den gleichen Spin von Elektron und Proton. Nur soviel an dieser Stelle: Der postulierte, quantenmechanisch Theorie beladene Spin wurde noch nie gemessen, die Theoriegrösse Spin ist keine Meßgrösse. Gemessen wird stets ein magnetisches Moment. Das magnetische Moment lässt sich auf die Grössen elektrische Ladung und Masse zurückführen.

Was sie auch immer mit welchen auch immer postulierten Theorieobjekten treiben - und wenn sie sich im Gedankenexperiment selbst in ihre Pionenwolken-Konstrukte setzen und die Steuerung übernehmen - daß Einzige was sie im Angesicht der unüberwindbaren Kluft zwischen SM-postulierter Substruktur und SM- postulierter leptonischer Strukturlosigkeit finden werden, ist ihr vorprogrammiertes erkenntnistheoretisches "Versagen", es sei denn, ihnen geht ein Licht auf und sie verabschieden sich von ihren parametrischen Glaubensbekenntnissen.

Der "Sprung" von der Quantenelektrodynamik (QED) mit der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten als „kleine“ Kopplungskonstante (k ~1/137) der Störungstheorie zur Quantenchromodynamik (QCD) mit k~1 erfolgt mittels der „Idee der Asymptotischen Freiheit“. Es wird „bequemerweise“ postuliert, daß die wachsende Energie kleinerer Abstände auch die Kopplungskonstante verkleinert. Auch hier wird Ergebnis orientiert theoretisch postuliert und ein beabsichtigtes „Ereignis“ konstruiert. Im Rahmen von 25 freien Parametern, wenn nötig neuen Quantenzahlen und wählbarem Substrukturierungsgrad kein Problem. Die Frage was experimentell überhaupt gemessen wird, erschließt sich nicht einer Quantenfeldtheorie freien Bewertung.

An diesen Beispielen wird klar, daß realphysikalisch orientierte Alternativ-Denkmodelle niemals von Quantenfeldtheoretikern geduldet werden können, da diese das gesamte quantenmechanisch-mathematische Denkgebäude der letzten 100 Jahre zerstören und Gegenwarts- sowie Zukunfts-Perspektive der Quantenfeldtheorien auslöschen. Mit „umgangssprachlichen“ Worten: Die „schlichte“ Realität das weltliche Objekte Masse besitzen und Raum ausfüllen wird im Denkmodell der Modernen Grundlagenphysik mikroskopischer Dimensionen programmatisch verdrängt, damit Egozentrik und Axiomatik der herrschenden Systemphysiker erhalten bleiben. Die Epizykeltheorie lässt grüssen.

Physikalisch wäre es interessant zu wissen, wie denn nun die elementaren Punkt-Objekte der Quantenfeldtheorien zu dem werden, was im realphysikalischen Alltag (erlebbar) existent ist. Hier stellt sich möglicherweise für besonders Neugierige, im Sinne massenpsychologischer Konzepte (…siehe u.a. Die Psychologie der Masse, Gustave Le Bon…), grenzüberschreitend die Frage, ob man Quantenfeldtheoretiker neurologisch untersuchen lassen sollte.

"Zeitlos" "Damals" "Wenn" und "Hätte"

In der Welt, in der wir leben, treten nur zwei Sorten von materiebildenden Teilchen auf : Elektronen und Protonen, sowie ein kontinuierliches Strahlungsspektrum. (Freie Neutronen zerfallen und deren Phänomenologie ist ungeklärt, SM-Quark basierende Postulate, Thesen und Interpretationen gebundener Neutronen schließen sich im großen Bild des SM aus) Die gesamte Vielfalt der "lebendigen und toten" Natur entsteht aus der Coulomb-Wechselwirkung dieser beiden Teilchen und resultierenden Proton-Elektron basierenden "Mehrteilchen-Überlagerungen" durch Bindung oder Abgabe von Strahlungsenergie. Es ist also naheliegend zu untersuchen, wie die fundamentalen Grössen Masse und Ladung miteinander wechselwirken. Denn es ist alles andere als trivial, daß man masse-abhängige Kräfte mit elektrischen Kräften gleichsetzt. Das ist phänomenologisch unbegründet, da im Denkmodell der herrschenden Physik Massen nur über Gravitation wechselwirken und diese Gravitations-Wechselwirkung auf Grund der Stärke zur elektrischen Kraft um 39(!) Potenzen kleiner ist und somit keine Rolle spielt. Auch magnetische Kräfte, wie die Lorentzkraft, sind phänomenologisch im Weltbild der herrschenden Physik unbegründet. Da die elektrische Feldstärke E über die Beziehung E = cB mit der Lichtgeschwindigkeit c und der magnetischen Flussdichte B verbunden ist und c² der elektrischen Feldkonstanten ε₀ und der magnetischen Feldkonstanten μ₀ gemäß : c² = 1/(ε₀μ₀) entspricht, lässt sich über c² die elektromagnetische Wechselwirkung durch eine Analyse der Gravitationskonstanten γ_G=(r_G/m_G)c² auf eine Masse-Radius-Beziehung zurückführen (Details zur Vereinheitlichung der Wechselwirkungen siehe das Kapitel : "Gravitation") . Da diese Masse-Radius-Beziehung für alle Elementarkörper gleich ist, folgt das auch die Ladung trotz unterschiedlicher Massen der Ladungsträger betragsmäßig stets gleich ist. Die Geschwindigkeits-Invarianz der Ladung folgt aus dem Produktansatz : m₀r₀ = m(v)r(v) : In dem Maße wie die Masse m(v) wächst, verringert sich der Masse inhärente Radius r(v).

"Am Rande bemerkt": Die strahlende Ladung

Die Aussage das beschleunigte Ladungen stetig Energie abstrahlen ist diskussionswürdig. Alle Ladungen auf der Erde werden, wenn man den Feldbegriff ernst nimmt, stetig über das Gravitationsfeld der Erde beschleunigt. Offensichtlich strahlen sie aber nicht. Der Verweis auf das Kräfte-Äquivalenzprinzip der allgemeinen Relativitätstheorie (ART), das Einführen von Beobachtern und dergleichen verschleiert auch hier die Tatsache, daß die herrschende Physik nicht die geringste Idee von der Phänomenologie der Ladungswechselwirkungen, respektive von der Natur der Ladung und von der Natur der Strahlung hat. Auch der Feldbegriff ist ein sekundärer Begriff, gleichfalls ohne Phänomenologie.

Faktisch waren bereits Anfang des 20.Jahrhunderts richtungweisende experimentelle Ergebnisse und dynamische, realobjektbezogene Denkmodelle verfügbar. Der vermeintliche Siegeszug Phänomenologie- und realobjekt-befreiter Theorien in Gestalt der frühen Quantenmechanik und der späteren Quantenfeldtheorien führten mit jeder weiteren mathematischen Abstraktion zu noch komplexeren Konstrukten, die aus erkenntnistheoretischer Sicht unbrauchbar sind. Beispiel-Frage: Was ist ein virtuelles Photon in einem Realobjekt befreiten Formalismus? Antwort: Die zweite Stufe der Irrealität.

Konsequenterweise wird die Feinstrukturkonstante α Elementarkörpertheorie basierend energetisch bestimmt. Sie ergibt sich aus obigem Vergleich ↑ von Gesamt-Energie (Elementarkörperladung q₀ als Funktion des Radius-Masse-Äquivalent) und elektrischer Energie mittels der elektrischen Elementarladung e. Hier ist zu bemerken, daß quantitativ nicht α sondern α/4 das "Maß der Dinge" ist.

Elektronenradius Da nahezu alle erfolgreich Indoktrinierte bei dem Begriff Elektronenradius eine Krise bekommen und "instantan" an den ungeliebten klassischen Elektronenradius denken, sollen diese vorerst den - wie sich zeigen wird, Elektronen-Masse inhärenten - Radius r_e durch die "problemfreie" Comptonwellenlänge des Elektrons λ_C(_e) gedanklich ersetzen.

Anmerkungen zur Anregung des eigenständigen Denkens: Außerhalb des "Interpretationsspielraumes" des Teilchenbeschleunigers kommt der Elektronenmasse inhärente Elektronenradius r_e, respektive der klassische Elektronenradius r_e(klassisch) ( = ( α/4) r_e), in allen (!) verwendeten Gleichungen zur Berechnung der Streuquerschnitte bei elastischen und inelastischen Streuungen an Elektronen vor (Stichworte: Møller-Streuung, Compton-Streuung, Elektron-Positron-Paarbildung, Photoelektrischer Effekt, Klein-Nishina-Gleichung, Bethe-Bloch-Sternheimer-Gleichung) und steht in einem phänomenologischen Zusammenhang mit der Comptonwellenlänge (des Elektrons). Nicht die "typischen" energieabhängigen Elektronenradien kleiner als 10^-19 [m] in Verbindung mit Teilchenbeschleunigern sind "falsch" gemessen, sondern die von der Elementarteilchenphysik resultierenden Schlußfolgerungen bezüglich ruhender Elektronen. Die Elementarkörpertheorie „beschreibt“ konsistent sowohl das Verhalten bei „konventionellen“ Streu-Energien der Streu-Partner des Elektrons als auch hochenergetisch im Teilchenbeschleuniger. Hier gibt es die größten emotionalen Ausbrüche und eine methodische Plausibilitäts-Verweigerung der Standard(-Modell-)Physiker und deren Anhänger.

Eine ausführliche Diskussion des omnipräsenten Elektronenmasse inhärenten Elektronenradius r_e findet sich unter : Die Natur des Elektrons

Zur Erinnerung: Was ist eine physikalische Gleichung?

Eine physikalische Gleichung besteht aus maßgebenden Größen (Ladung, Masse, Radius,...), möglicherweise Naturkonstanten, Koeffizienten und Rechenvorschriften. Der Sinn einer physikalischen Gleichung besteht darin, in Abhängigkeit der vorkommenden Gleichungsbestandteile eine qualitative und quantitative Aussage zu treffen. Nun zu behaupten der klassische Elektronenradius r_e(klassisch), respektive der Elektronenmasse inhärente Elektronenradius r_e käme zwar in allen Gleichungen zur Streuung an Elektronen vor (Ausnahme Teilchenbeschleuniger), hätte aber keine "maßgebende" Bedeutung, sondern sei nichts weiter als eine Rechengrösse ist irreal und interdisziplinär grotesk. Der klassische Elektronenradius ist keine abstrakte Rechengrösse, sondern der - bedingt durch das Verhältnis von elektrischer Energie zur Ruhe-Energie des Elektrons - skalierte Wechselwirkungsradius r, der ausnahmslos bei allen Streu-Experimenten an Elektronen in Erscheinung tritt, auch im Teilchenbeschleuniger.

Für das grundsätzliche Verständnis des elektronenmasse-inhärenten Elektronenradius und dessen schwerpunkts-geschwindigkeitsabhängige radialsymmetrische Verkleinerung sind die folgenden allgemeinen Elementarkörpereigenschaften evident.

Dynamische "relativistische" Faktoren

Ist die Elementarkörpertheorie "relativistisch"?

Es ist leicht verständlich, daß r(t) und m(t) durch einfache mathematische Umformung inertialsystembefreite, radialsymmetrische, dynamische, (wenn man so will) "relativistische" Faktoren ergeben.

Exemplarisch für r(t) folgt:

Aus Sicht der Realphysik orientierten Elementarkörpertheorie bleibt von der Relativitätstheorie nur der Lorentzfaktor γ_SRT als statischer Fall einer Elementarkörpertheorie basierenden allgemein gültigen Formulierung γ_dyn übrig:

γ_SRT =

γ_dyn =

Der Faktor γ_dyn ist inertialsystembefreit und wirkt radialsymmetrisch.

Was ist Masse?

In der Elementarkörpertheorie ist die Ruhe-Masse m₀ ein Maß für die Oszillationsfrequenz des Elementarkörpers. Die radius-kleineren Elementarkörper besitzen eine größere Masse, da diese äquivalent zur Bewegung der oszillierenden Oberfläche ist. Masse ist also im Bild des Elementarkörpers äquivalent zur inneren Bewegung und wird über die reziproke Proportionalität auf den Radius zurückgeführt.

[Historischer] Hintergrund

Das Verständigungs- und Interpretations-Problem begann bzw. beginnt - wie so oft - mit einem Realphysik befreiten Formalismus. Die beobachtbare Invarianz der (Vakuum-)Lichtgeschwindigkeit ist keineswegs "direkt" mit der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) verbunden, wie suggeriert wird. Das historisch viel zitierte Michelson-Morley-Experiment war eindimensional konzipiert und sagt gar nichts über Masse behaftete Teilchen im Sinne der herrschenden Physik aus und behandelt auch keine transversalen Komponenten. Die mathematische Invarianz der transversalen Komponenten ist lediglich eine formale Konsequenz der geradlinig gleichförmig bewegten Beobachter bezüglich kräftefreier Teilchen in einem mathematischen Denkmodell. Mit anderen Worten, daß gesamte Konstrukt der Lorentztransformation(en) ist an Inertialsysteme gebunden. Phänomenologisch sagt die SRT schlicht nichts über die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit.

Mit anderen Worten: Bevor hier Mißverständnisse aufkommen. Es wird nicht behauptet, das die Mathematik der Relativitätstheorie falsch ist. Wie könnte auch eine axiomatisch begründete These falsch sein? Doch das mathematische Konstrukt besitzt - außer der zu Grunde liegenden beobachtbaren Invarianz der [Vakuum-]Lichtgeschwindigkeit - keine realphysikalische Basis. Es existieren zwar Beobachtungen aber es existiert schlicht keine Phänomenologie zur Mathematik der SRT. Die inertialsystembehaftete »Relativität der Beobachter« ist eine "heikle Sache", da es in der Natur nur dann zu messbaren Systemänderungen kommt, wenn Energie ausgetauscht wird. Energieaustausch bedeutet aber grundsätzlich, daß Beschleunigungen auftraten. Mit der Beschleunigung "verabschiedet" sich das Inertialsystem und folgerichtig gleichfalls die Lorentztransformationen. Die Mathematik der SRT ist nicht falsch sondern schon "per Definition" nicht dynamisch.

Physik bedeutet Wechselwirkung und Energieaustausch. Koordinatensysteme und Koordinatentransformationen "sind" keine physikalischen Vorgänge, sondern Mathematik. Es wird nicht geklärt, wie die Energiedifferenz und die „Struktur der Energiespeicherung“ über Koordinatentransformationen erzeugt wird oder „verschwindet“.

Der methodische Irrtum des Standardmodells

Im wahrsten Sinne des Wortes ist ein Teilchenbeschleuniger das von Menschenhand energetisch dimensionsgrößte Nichtinertialsystem. Dort gilt die Lorentztransformation der SRT nicht. Auch das Relativitätsprinzip gilt nicht für einen Teilchenbeschleuniger. Die kontinuierlich beschleunigten Teilchen - gleichgültig welcher Art - und deren beschleunigte Bezugssysteme - zur formalen Beschreibung - sind eindeutig von dem Beschleunigersystem unterscheidbar. Die zugeführte Energie, die sich durch die vergrößerte Gesamtenergie der Teilchen manifestiert lässt sicht nicht mit der Lorentztransformation beschreiben, da die „Relativität“ unmissverständlich an Inertialsysteme gebunden wäre. Wer nun - mit oder ohne akademischen Grad - glaubt, daß sich in Ermangelung eines bekannten Formalismus bequemerweise die Lorentztransformation für einen Teilchenbeschleuniger anwenden lässt und zu einer eindimensionalen Längenkontraktion sowie zu einer zeitgleichen „relativen“ Massenvergrößerung der beschleunigten Teilchen führt, unterliegt (s)einer naiven Dekadenz. Oder wie sollte man es „anders“ ausdrücken, wenn eine axiomatische Wirklichkeit nach Belieben ausgeblendet wird?

Realphysikalisches Ergebnis der Elementarkörpertheorie: Beschleunigte, hochenergetische Teilchen, in Beschleunigern meist Protonen und Elektronen, ändern auf Grund der zugeführten Energie radialsymmetrisch ihre Masse-Radius-Verhältnisse. Das bedeutet: Sie werden mit zunehmender Geschwindigkeit masse-schwerer und proportional radius-kleiner. Die Wirkungsquerschnitte werden mit r², respektive mit 1/m² kleiner.

Es wird Raum-Energie in masse-abhängige Energie transformiert. Die innere Energie des Teilchens aus Masse- und Raum-Energie ändert sich nicht! Dies wird eindrucksvoll durch die Ladungsinvarianz aufgezeigt. Da die Ladung "nichts weiter" als das skalierte Produkt aus Masse und Radius ist. Die SRT suggeriert, daß sich die innere Energie in Abhängigkeit der (Relativ-)Geschwindigkeit ändert, diese Annahme ist falsch. Es ändert sich "lediglich" das Verhältnis von masse-abhängiger Energie und Raum-Energie, die Summe dieser beiden Energien ist stets konstant. Geschwindigkeitsänderungen liegen Beschleunigungen zu Grunde. Werden geladene Teilchen beschleunigt, so wird kontinuierlich Strahlung freigesetzt. Warum ist das so?

Grundsätzliches zur Strahlung beschleunigter Ladungen

Jede Schwerpunkt-Geschwindigkeitsänderung beruht letztendlich auf Beschleunigung. Die Idee der Eigen-Strahlung auf Grund einer Schwerpunkts-Beschleunigung ist generell irreführend, denn Elektronen, Protonen und allgemein Ionen werden ja durch elektrische, magnetische, respektive entsprechende „Wechselfelder“ beschleunigt. Für die einzelne Ladung stellt das Beschleunigersystem ein unendlich großes Energie-Reservoir dar. Das bedeutet, durch die Energiezufuhr wird das innere Verhältnis von Raum-Energie zur Masse-Energie radialsymmetrisch verändert, es kommt des Weiteren zu einer Schwerpunktsbewegung und ein Teil der zugeführten Energie wird wieder in Form von Strahlung abgestrahlt. Die vermeintlich von der Ladung abgestrahlte Energie gehörte nicht zur unbeschleunigten Ladung, sondern zum Beschleunigersystem mit unendlich großem Energie-Reservoir. Die Ladung teilt sozusagen als „Mittler“ die zugeführte äußere Energie in Bewegungsenergie und Strahlungs-Energie auf und „erleidet“ eine im Vergleich zum unbeschleunigten „Teilchen“ innere Umgestaltung, salopp formuliert wird es radialsymmetrisch zusammengedrückt und schwerpunkt-bewegt. Auf Grund des praktisch unendlich großen Energiereservoirs des Beschleunigersystems, lässt sich keine Energiebilanz erstellen. Somit ist die Phänomenologie des Vorgangs alles andere als geklärt. Auf die resultierenden Ergebnisse im Sinne des Missverständnisses über die Größenverhältnisse, hat die fehlende Phänomenologie der Strahlung jedoch keinen Einfluß.

Beispiel: Ein Elektron, welches in einem Beschleuniger mit einer Energie von 28 [GeV] ausgestattet ist, besitzt gemäß Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1] "noch" einen Radius von ≈ 2,8 10^-17 [m]. Bringt man nun dieses Elektron zur Kollision mit einem Proton mit einer Energie von 920 [GeV], was einen Protonenradius von ca. 8,6 10^-19 [m] zur Folge hat, dann erscheint den Theoretischen Physikern des Standardmodells die Situation wie folgt: Im Standardmodell ist der Protonenradius konstant ≈ 0.84 fm. Somit scheint das Elektron keinen Radius, bzw. einen Radius kleiner als 10^-19 [m], zu besitzen. Die Elektronen streuen im Innenbereich des Protons und vermitteln eine Substruktur. So wurden und werden Quarks und Gluonen geboren. Doch diese Geburten sind nichts weiter als Quantenfeld theoriebeladene Artefakte einer inkonsistenten, Realphysik befreiten Wünsch-Dir-Was-Theorie. Obige Energiewerte sind "übliche" Elektron-Proton-Kollisions-Energien.

In der masse-radius-gekoppelten Realität sind also die Proton-Streuzentren mit Wirkungsquerschnitten kleiner als der Wirkungsquerschnitt des Protons - die theorieinduziert als (Quark-Gluonen)-Substruktur interpretiert werden - die radialsymmetrisch radius-verkleinerten Protonen selbst. Analoges gilt für hochenergetische Elektronen. Nur hier führt das etablierte Denkschema dazu, daß man den Elektronen per Postulat keine Substruktur geben möchte, im Resultat „erleiden“ Elektronen gemäß Standardmodell der Teilchenphysik (SM) dann die phänomenologisch sinnleere Punktverarmung von Masse und elektrischer Ladung. Die daraus resultierenden Divergenzen sind „punktveramungs-inhärent“. Resultierende Unendlichkeiten der Masse-, Ladungs- und Energiedichte werden sodann mittels aufwendigen, mathematisch-axiomatisch „bedenklichen“ Neukonstruktionen – Stichworte Renormierung und Regularisierung – mit eigens für dieses Problem konstruierten, kompensatorisch wirkenden (negativen) Unendlichkeiten zum Verschwinden gebracht.

Magnetische Momente, Quantenmechanisches Spin-Postulat und Epizykeltheorie

Die omnipräsenten pathologischen Beschreibungs-Prozeduren herrschender Physik(-Didaktik) mittels Begrifflichkeiten wie Spin oder Spin-Bahn-Wechselwirkung suggestiv an realphysikalische Objekte gedanklich "anzukoppeln", die Masse besitzen, Raum einnehmen und rotieren, ist seit Einführung der Quantenmechanik schizophren. Bedenke: Dem Elektron wird per Postulat ein Radius "abgesprochen". Protonen sind asymmetrisch ladungsfragmentiert, asymmetrisch substrukturiert und deren Quarks liefern u.a. nur ein Prozent der Protonenmasse und keine intrinsischen Spinbeiträge (Details siehe das Kapitel: Spin & Magnetische Momente). Diskrete Bahnen wurden durch Wahrscheinlichkeits-Wellenfunktionen ersetzt, die zu "wahrscheinlichen", "verschmierten" Orten und Impulsen führen.

Schizophren, weil im gleichem Atemzuge der analog-mechanisch motivierten Suggestion dann wieder explizit geäußert wird, das es ja nicht so ist, wie in zahlreichen Illustrationen und semantischen Absonderungen propagiert wird.

Literatur-Beispiel:

Kapitel 10.2 Diracsche Elektronentheorie 1928 Seite 10006 Zitat …“Denn der neue Drehimpuls hat mit dem, was man sich unter diesem Namen als mechanische Größe vorstellen kann, nichts mehr gemein. Er entsteht aus keiner Bewegung, sondern aus dem Zusammenwirken eines räumlichen Vektors mit den Dirac-Matrizen in dem Raum ihrer vier abstrakten Dimensionen.“…

Quelle: http://www.iup.uni-bremen.de/~bleck/lecture_notes/KT-15Kap.pdf/Kap-10-Elektron_Positron_Leptonen.pdf

Herleitung und Details zur materiebildenden Ladungsabhängigen Wechselwirkung siehe das Kapitel Materiebildung)

Aus der Proton-Elektron-q₀-q₀-Wechselwirkung ergeben sich zwanglos 2 Pionen.

Es wurden zur Berechnung folgende Werte verwendet:

m_A = m_e = 9,10938356e-31 kg : Elektronenmasse

_q0m_A= (4/α) · m_e= 4,99325391071e-28 kg

m_B = m_p = 1,672621898e-27 kg : Protonenmasse

_q0m_B= (4/α) · m_p= 9,16837651891e-25 kg

c: 2,99792458e+08 m/s α: 0,0072973525664 ► 0,999455679425 : 1/(1 + _q0m_e/_q0m_p)

Pionen: ∆m = 4,99053598e-28 kg siehe [mq0q0] ~ 2m_π (Ladungen +/- 1e) m_π(exp) * = 2,48806443e-28 kg

(∆m/2) / m_π(exp) ~ 1,00289525

Bemerkenswert ist die formale Tatsache, daß aus Gründen der Ladungserhaltung, aus einem Elektron und einem Proton (masse-radius-)energetisch zwei Pionen (mit unterschiedlicher Ladung) resultieren. Das "weiß" offensichtlich der Formalismus, ausgedrückt durch obige Gleichungen.

*Inwieweit die stark theoriebeladene experimentelle Teilchenphysik überhaupt ruhende Pionenmassen hinreichend genau bestimmen kann, wird stark bezweifelt. Das neutrale Pion ist auf Grund der von den geladenen Pionen unterschiedlichen Masse nur im Rahmen der SM-Forderung ein „Pion“. Die Abstraktion, das Teilchen mit unterschiedlichen Massen gemäß postulierter QM-Überlagerung (Stichwort: Quarkonia) „gleich“ sind, ist innerhalb des SM eine der vielen Beliebigkeitsthesen (siehe u.a. SM-Quarkmassen-Unbestimmtheit im Prozent-Fehler-Bereich) und außerhalb des mathematischen Formalismus des SM unbegründet.

Pionenzerfall, Myonenzerfall und Neutrinothese

Basissuche

Ein „geradezu aufdringliches“ Beispiel für die Richtigkeit der These, daß sich masse-abhängige Energie in radiusabhängige Energie transformiert, ist der Zerfall des Myons und der Zerfall des (geladenen) Pions. Die folgende Analyse des Myonenzerfalls und des Pionenzerfalls wird überdeutlich machen, daß die herrschende Neutrinothese keine Daseinsberechtigung hat.

Niels Bohr äußerte 1931 auf einer Konferenz in Rom die Ansicht, dass zum Verständnis des Betazerfalls nicht neue Teilchen, sondern ein ähnlich schwerwiegender Umsturz der bestehenden Vorstellungen nötig sei wie bei der Quantenmechanik. Er zweifelte den Satz von der Energieerhaltung an, ohne jedoch einen konkreten Gegenvorschlag entwickelt zu haben. Quelle

Pionenzerfall

Die Umwandlung des - gemäß Standardmodells - aus 2 Quarks (1up + 1Anti-Down) bestehenden geladenen Pions π ^- in ein Myon μ ^- zeigt übrigens deutlich, daß die vermeintliche Unterscheidung zwischen "strukturlosen" Leptonen und aus Quarks aufgebauten Mesonen, eine weitere Fiktion des SM ist, die sich ausschließlich als theorieinterne, mathematische Schwache Wechselwirkung des SM "abspielt" und mit der Wirklichkeit nichts zu tun hat. Elementarkörpertheorie basierend sind Pionen und Myonen schlicht kurzlebige Möglichkeiten eines Elementarkörpers gemäß dem Korrespondenz-Folge-Körper-Prinzips.

Die scheinbar fehlende masse-abhängige Energie nach der Umwandlung "steckt" in der Ausdehnung des Myons, formal durch den Radius erfasst.

[Masse-Radius]-Energie-Äquivalenz

Die Elementarkörpertheorie-These lautet: Masseabhängige Ruhe-Energie des Myons wandelt sich bei dem „Zerfall“ des Myons in Raum-Energie des Elektrons um. Mit anderen Worten: Das ca. 207-mal schwerere Myon wandelt sich in ein ~ 207-mal radius-größeres Elektron mit der Elektronenmasse m_e. Diese These ist in hervorragender Übereinstimmung mit dem experimentell beobachteten Myonenzerfall und wird formal durch die Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1] abgebildet.

Bei allen "Teilchenzerfällen" (richtiger Teilchenumwandlungen) wird masse-abhängige Energie in radiusabhängige Energie umgewandelt. Der Energieerhaltungssatz der herrschenden Physik ist schlicht falsch, da dieser nur an Masse gekoppelte Energie berücksichtigt.

Was in allen Umwandlungs-Experimenten beobachtet wird, ist eine Abnahme der Masse. Die Beobachtung ist in voller Übereinstimmung mit der masse-radius-gekoppelten Gesamt-Energiebilanz.

Zur Erinnerung: Es gibt keinen einzigen direkten Neutrinonachweis! Siehe dazu ausführlicher das Kapitel Neutrinos

Die Neutrinothese und fatalerweise die darauf aufbauende Schwache Wechselwirkung sind gegenstandslos. Somit kollabiert das assoziierte Standardmodell der Teilchenphysik (SM).