Die Entstehung aus dem Nichts: 8) Quantenfeldtheorien

Wir haben von Licht zwei Modelle:
a) das quantenmechanische Modell:
Licht besteht aus Quanten, Photonen, genannt, die  immer als Ganzes erzeugt oder absorbiert werden. Ihre Ausbreitung muss durch eine Wahrscheinlichkeitswelle beschrieben werden. Diese Wellen können sich überlagern und das Quadrat ihrer Amplitude gibt die Wahrscheinlichkeit an, ein Photon in diesem Bereich zu finden.

b) Maxwells Modell: Maxwell hat Licht als eine elektromagnetische Welle EMW beschrieben. Elektrische und magnetische Felder erzeugen sich gegenseitig und breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Elektrische und magnetische Anteile in der EMW lassen sich auch experimentell bestätigen.

Beide Vorstellungen werden durch die Quantenelektrodynamik zusammen geführt:

Auch elektrische (und magnetische) Felder bestehen aus Quanten, d.h. können nur ganz bestimmte Energiestufen annehmen. Die Feldquanten der elektrischen Felder sind die Photonen.
Die elektrische Feldstärke beschreibt also die Wahrscheinlichkeit ein Photon anzutreffen.
Durch den Austausch von Photonen werden Kräfte vermittelt. Da es Photonen beliebig kleiner Energie gibt, können diese Kräfte auch in großen Abständen, wenn auch sehr schwach, wirken.

Dies liegt daran, dass die Feldquanten  virtuelle Quanten sind, d.h. sie existieren durch Verletzung des Energieerhaltungssatzes, also nach der Unbestimmtheitsbeziehung zwischen Energie und Zeit. Je länger ein Photon existiert, desto kleiner ist seine Energie, es kann aber dann auch weiter entfernt wirken.

Alle Felder (bis auf das Gravitationsfeld) lassen sich so beschreiben: Sie haben gequantelte Energiezustände und vermitteln ihre Kräfte durch Feldquanten.

Bei der starken Kraft sind das die Gluonen, bei der Schwachen Kraft die Weakonen.
Weakonen haben eine Ruhemasse, d.h. sie benötigen eine Mindestenergie. Deshalb ist die Reichweite der Schwachen Kraft begrenzt, sie wirkt nur innerhalb der Atomteile.

Man kann sogar noch weiter gehen: Das Elektron ist das Feldquant eines Elektronenfeldes.

Fassen wir Photonen als "reine"Energie auf, so bestand das Universum also am Anfang aus Photonen, den Quanten des Lichtes:

Am Anfang war das Licht!