TCP- Invarianz: Unterschied zwischen den Versionen

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Einrückungen Mathematik
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=== Die Zeitumkehr- Transformation ===
=== Die Zeitumkehr- Transformation ===


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& {{T}_{g}}:=\left\{ T-in\operatorname{var}iante\ ObservableA:TA=A \right\} \\
& {{T}_{g}}:=\left\{ T-in\operatorname{var}iante\ ObservableA:TA=A \right\} \\
& =\left\{ \bar{r},d\bar{r},a:=\frac{{{d}^{2}}\bar{r}}{d{{t}^{2}}},m,q,\rho :=\begin{matrix}
& =\left\{ \bar{r},d\bar{r},a:=\frac{{{d}^{2}}\bar{r}}{d{{t}^{2}}},m,q,\rho :=\begin{matrix}
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Daneben gibt es auch Observablen, die "ungerade" unter T sind:
Daneben gibt es auch Observablen, die "ungerade" unter T sind:


<math>{{T}_{u}}:=\left\{ A:TA=-A \right\}=\left\{ \bar{v}:=\frac{d\bar{r}}{dt},\bar{j}=\rho \bar{v},\bar{B},\bar{A} \right\}</math>
:<math>{{T}_{u}}:=\left\{ A:TA=-A \right\}=\left\{ \bar{v}:=\frac{d\bar{r}}{dt},\bar{j}=\rho \bar{v},\bar{B},\bar{A} \right\}</math>


Denn:
Denn:


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& \bar{F}=q\bar{v}\times \bar{B} \\
& \bar{F}=q\bar{v}\times \bar{B} \\
& \bar{F}\in {{T}_{g}},\bar{v}\in {{T}_{u}},q\in {{T}_{g}}\Rightarrow \bar{B}\in {{T}_{u}} \\
& \bar{F}\in {{T}_{g}},\bar{v}\in {{T}_{u}},q\in {{T}_{g}}\Rightarrow \bar{B}\in {{T}_{u}} \\
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Somit folgt jedoch vollständige T- Invarianz der elektromagnetischen Grundgleichungen:
Somit folgt jedoch vollständige T- Invarianz der elektromagnetischen Grundgleichungen:


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& T:\left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\}\to \left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\} \\
& T:\left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\}\to \left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\} \\
& T:\left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\}\to \left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\} \\
& T:\left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\}\to \left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\} \\
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Kontinuitätsgleichung:
Kontinuitätsgleichung:


<math>T:\left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}\to \left\{ -\frac{\partial }{\partial t}\rho -{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}</math>
:<math>T:\left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}\to \left\{ -\frac{\partial }{\partial t}\rho -{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}</math>


Die Gleichungen sind FORMINVARIANT !
Die Gleichungen sind FORMINVARIANT !
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'''Ladungsumkehr ( Konjugation)'''
'''Ladungsumkehr ( Konjugation)'''


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& {{C}_{g}}:=\left\{ C-in\operatorname{var}iante\ ObservableA:CA=A \right\} \\
& {{C}_{g}}:=\left\{ C-in\operatorname{var}iante\ ObservableA:CA=A \right\} \\
& {{C}_{g}}=\left\{ \bar{F},m,\bar{r},\bar{v},\bar{a} \right\} \\
& {{C}_{g}}=\left\{ \bar{F},m,\bar{r},\bar{v},\bar{a} \right\} \\
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'''Ungerade unter c sind:'''
'''Ungerade unter c sind:'''


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& {{C}_{u}}:=\left\{ A:CA=-A \right\}=\left\{ \bar{E}=\frac{1}{q}\bar{F},\bar{B},\bar{j},\rho  \right\} \\
& {{C}_{u}}:=\left\{ A:CA=-A \right\}=\left\{ \bar{E}=\frac{1}{q}\bar{F},\bar{B},\bar{j},\rho  \right\} \\
& \bar{F}=q\bar{v}\times \bar{B} \\
& \bar{F}=q\bar{v}\times \bar{B} \\
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* C- Invarianz der Elektro- Magnetostatik:
* C- Invarianz der Elektro- Magnetostatik:


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& C:\left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\}\to \left\{ -{{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\} \\
& C:\left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\}\to \left\{ -{{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\} \\
& C:\left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\}\to \left\{ -{{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=-\rho  \right\} \\
& C:\left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\}\to \left\{ -{{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=-\rho  \right\} \\
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\end{align}</math>
\end{align}</math>


<math>C:\left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}\to \left\{ -\frac{\partial }{\partial t}\rho -{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}</math>
:<math>C:\left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}\to \left\{ -\frac{\partial }{\partial t}\rho -{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}</math>


<u>'''Paritätsumkehr: Räumliche Spiegelung/ Inversion'''</u>
<u>'''Paritätsumkehr: Räumliche Spiegelung/ Inversion'''</u>
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Man unterscheidet:
Man unterscheidet:


<math>P\bar{r}=-\bar{r}</math>
:<math>P\bar{r}=-\bar{r}</math>
-> polarer Vektor
-> polarer Vektor
und
und


<math>P\left( \bar{a}\times \bar{b} \right)=\left( -\bar{a}\times -\bar{b} \right)=\left( \bar{a}\times \bar{b} \right)</math>
:<math>P\left( \bar{a}\times \bar{b} \right)=\left( -\bar{a}\times -\bar{b} \right)=\left( \bar{a}\times \bar{b} \right)</math>
P- invariant = " axialer Vektor", sogenannter Pseudovektor !!
P- invariant = " axialer Vektor", sogenannter Pseudovektor !!


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Seien:
Seien:


<math>\bar{a},\bar{b}</math>
:<math>\bar{a},\bar{b}</math>
polar,
polar,
<math>\bar{w},\bar{\sigma }</math>
:<math>\bar{w},\bar{\sigma }</math>
axial
axial
Dann ist
Dann ist


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& \bar{a}\times \bar{w}\quad polar \\
& \bar{a}\times \bar{w}\quad polar \\
& \bar{a}\times \bar{b},\bar{w}\times \bar{\sigma }\quad axial \\
& \bar{a}\times \bar{b},\bar{w}\times \bar{\sigma }\quad axial \\
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\end{align}</math>
\end{align}</math>


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& {{C}_{g}}:=\left\{ C-in\operatorname{var}iante\ ObservableA:CA=A \right\} \\
& {{C}_{g}}:=\left\{ C-in\operatorname{var}iante\ ObservableA:CA=A \right\} \\
& {{C}_{g}}=\left\{ \bar{F},m,\bar{r},\bar{v},\bar{a} \right\} \\
& {{C}_{g}}=\left\{ \bar{F},m,\bar{r},\bar{v},\bar{a} \right\} \\
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Wegen
Wegen


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& \bar{F}=q\bar{v}\times \bar{B} \\
& \bar{F}=q\bar{v}\times \bar{B} \\
& \bar{F}\in {{P}_{u}} \\
& \bar{F}\in {{P}_{u}} \\
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ungerade Parität dagegen:
ungerade Parität dagegen:


<math>{{P}_{u}}=\left\{  polareVektoren,\bar{r},d\bar{r},\bar{v},\bar{a},\bar{F},\bar{E}=\frac{1}{q}\bar{F},\bar{j}=\rho \bar{v},\bar{A},Pseudoskalare\quad \nabla \cdot \bar{B} \right\}</math>
:<math>{{P}_{u}}=\left\{  polareVektoren,\bar{r},d\bar{r},\bar{v},\bar{a},\bar{F},\bar{E}=\frac{1}{q}\bar{F},\bar{j}=\rho \bar{v},\bar{A},Pseudoskalare\quad \nabla \cdot \bar{B} \right\}</math>


Wegen
Wegen


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& \bar{B}=\nabla \times \bar{A} \\
& \bar{B}=\nabla \times \bar{A} \\
& \nabla \in {{P}_{u}} \\
& \nabla \in {{P}_{u}} \\
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P- Invarianz der Elektro- / Magnetostatik:
P- Invarianz der Elektro- / Magnetostatik:


<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
& P:\left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\}\to \left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\} \\
& P:\left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\}\to \left\{ {{\nabla }_{r}}\times \bar{E}=0 \right\} \\
& P:\left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\}\to \left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\} \\
& P:\left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\}\to \left\{ {{\varepsilon }_{0}}{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{E}=\rho  \right\} \\
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\end{align}</math>
\end{align}</math>


<math>P:\left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}\to \left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}</math>
:<math>P:\left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}\to \left\{ \frac{\partial }{\partial t}\rho +{{\nabla }_{r}}\cdot \bar{j}=0 \right\}</math>


Nebenbemerkung: Gäbe es magnetische Ladungen, dann wären sie pseudoskalare
Nebenbemerkung: Gäbe es magnetische Ladungen, dann wären sie pseudoskalare
Außerdem ( Weinberg e.a.) : Schwache Wechselwirkung verletzt die Paritätserhaltung!
Außerdem ( Weinberg e.a.) : Schwache Wechselwirkung verletzt die Paritätserhaltung!

Version vom 12. September 2010, 17:57 Uhr



Zeitumkehr T: t -> t´=-t Ladungsumkehr / Konjugation : C : Q  Q´= - Q Paritätsumkehr P : r - > r´= -r ( für den Ortsvektor)


Die Zeitumkehr- Transformation

Diese Observablen sind "gerade" unter T

Daneben gibt es auch Observablen, die "ungerade" unter T sind:

Denn:

Somit folgt jedoch vollständige T- Invarianz der elektromagnetischen Grundgleichungen:

Kontinuitätsgleichung:

Die Gleichungen sind FORMINVARIANT !

Ladungsumkehr ( Konjugation)

sind gerade unter C Ungerade unter c sind:

  • C- Invarianz der Elektro- Magnetostatik:

Paritätsumkehr: Räumliche Spiegelung/ Inversion

Vertauschung: rechts <-> links


Man unterscheidet:

-> polarer Vektor und

P- invariant = " axialer Vektor", sogenannter Pseudovektor !!


Seien:

polar,

axial Dann ist

Wegen

ungerade Parität dagegen:

Wegen

P- Invarianz der Elektro- / Magnetostatik:

Nebenbemerkung: Gäbe es magnetische Ladungen, dann wären sie pseudoskalare Außerdem ( Weinberg e.a.) : Schwache Wechselwirkung verletzt die Paritätserhaltung!