6.5 Lading en elektromagnetische kracht

Wat zegt de klassieke natuurkunde over lading en elektromagnetische krachten:

  • Het foton is het ijkboson dat de elektromagnetische kracht draagt
  • Het foton is het boodschapperdeeltje van de elektromagnetische kracht
  • Een magnetisch veld wordt gegenereerd door de beweging van elektrische ladingen.
  • In een magnetisch veld gaan geladen deeltjes bewegen. (Einstein-de Haas effect)

Wanneer je vanuit een relatie interpretatie nadenkt over het aspect ‘lading’ blijkt er met elektronen en fotonen, en hun oriëntatie in een elektromagnetisch veld iets bijzonders aan de hand te zijn. Het elektron heeft op één dimensie (en niet meer dan die ene) verstrengelingen naar beide richtingen. Wat gebeurt er met een elektron in een magnetisch veld? Stel de omgeving van een elektron is verzadigd met identiek georiënteerde fotonen, die een perfect match vormen voor deze elektronen. Dit is geen natuurlijke situatie. Het is eerder iets van een deeltjesversneller of MRI-scanner met een krachtig magnetisch veld. Volg even de gedachte dat zo’n magnetisch veld wordt gecreëerd door bewegende elektronen. En een magnetisch veld heeft op zijn beurt ook weer effect op elektronen. In een omgeving met veel gelijk georiënteerde fotonen is het zeer waarschijnlijk dat elektronen zich in dezelfde richting gaan oriënteren door uitwisseling van informatie met die fotonen. Vervolgens is het zeer waarschijnlijk dat elektronen telkens een positie opschuiven in een richting die loodrecht staat op die oriëntatie, omdat de verstrengelingen van de elektronen die in het verlengde van elkaar staan vervangen worden door twee naastgelegen fotonen met dezelfde oriëntatie. Zo gaan elektronen zich als in een treintje verplaatsen loodrecht op de richting van oriëntatie van een magnetisch veld.

Let wel: In een magnetisch veld zijn niet alle fotonen, niet alle frequenties van EM-straling, gestroomlijnd. Het betreft alleen de fotonen die door bewegende elektronen in een bepaalde oriëntatie worden geduwd. Alleen hun perfect match.

Bewegende elektronen generen een magnetisch veld. Een magnetisch veld beweegt elektronen.
Van alle (1e generatie) fermionen hebben alleen het elektron en het positron één dimensie met extra verstrengelingen naar beide richtingen. Hierdoor kunnen deze verstrengelingen in een magnetisch veld gemakkelijk vervangen worden door fotonen van een positie ernaast. De oriëntatierichting blijft onveranderd, omdat er niets hoeft te kantelen. In zo’n geval schuift het elektron een plaatsje op ten opzichte van de omgeving waarmee het verstrengeld is. Het elektron ‘beweegt’. In een omgeving met veel gelijk georiënteerde fotonen zal het elektron voortdurend dezelfde richting op bewegen. We weten dat deze richting loodrecht staat op het magnetisch veld. We weten dat een elektron zich in een half tweedimensionaal vlak (macroscopisch begrip) bevindt. Binnen een atoom is dit vlak een halve tweedimensionale schil (ook een macroscopisch begrip). De derde ruimtedimensie is de dimensie waarin het elektron in beide richtingen verstrengeld is. Het beschreven effect komt overeen met het verschijnsel waarbij geladen deeltjes in een magnetisch veld gaan bewegen. En omgekeerd, dat beweging van geladen deeltjes een magnetisch veld genereert.

Elektronen stoten elkaar af door concurrentie op fotonen
In een natuurlijke omgeving zijn fotonen meestal niet op dezelfde manier georiënteerd. Er is een mix. Aan het gedrag van een enkel elektron dat niet verstoord wordt door andere invloeden zie je dan niets. Maar wanneer twee elektronen bij elkaar in de buurt komen zullen ze elkaar gaan beconcurreren op fotonen. Hun uitgangsoriëntatie bepaalt met welke fotonen ze interacties kunnen aangaan. Door concurrentie zullen de twee elektronen een tegengestelde oriëntatie krijgen. Vervolgens zullen ze door interacties met anders georiënteerde fotonen uit elkaar drijven. Dit komt overeen met gelijk geladen deeltjes die elkaar afstoten. Het lijkt op de uitwerking van een kracht, maar is in termen van relatiefysica niets anders dan de meest waarschijnlijke optie.

Up quarks en down quarks komen alleen in samenstellingen voor. Aan quarks wordt ook ‘lading’ toegekend (zie het schema). Maar quarks zijn alleen bekend in structuren zoals bijvoorbeeld in neutronen, protonen of mesonen. Ze oefenen alleen als combinatie een elektromagnetisch effect uit.

In het kort:

  • Lading is niets anders dan de voorkeur van een ‘deeltje’ (set van relaties) voor fotonen die op een bepaalde manier georiënteerd zijn. Of omgekeerd: Lading is een voorkeur van fotonen voor bepaalde deeltjes. Ze zijn elkaars perfecte match.
  • Soortgelijke deeltjes (gelijk ‘geladen’ deeltjes) beconcurreren elkaar op hun ideale partners. Tegengestelde deeltjes (ongelijk ‘geladen’ deeltjes) profiteren van de andere geaardheid bij de concurrent.