Photon-Skalarfeld-Kopplung in einer erweiterten Skalar-Tensor-Theorie mit Higgs-artiger Struktur (Higgs-Feld)

Erweiterte Skalar-Tensor-Theorie mit Photon-Kopplung: Theorie, Selbsttest und verbleibende Vorhersagen (Teile I–III mit Begleitarbeiten)

Diese Publikation untersucht eine Erweiterung der Higgs-Skalar-Tensor-Theorie (HSTT, Dehnen et al. 1990) um eine Photon-Skalarfeld-Kopplung f(χ)·F_μν F^μν, symmetrietheoretisch begründet über den Bekenstein-Formalismus (1982). Die Theorie ist als Zwei-Feld-Modell formuliert: Der schwere Higgs-Sektor erzeugt die Gravitationskonstante und ein kurzreichweitiges Yukawa-Potential; ein ultraleichtes Skalarfeld χ (m_χ ~ H₀) trägt die Bekenstein-Kopplung und den kosmologischen Mechanismus.

Die Besonderheit dieser Publikation: Sie dokumentiert nicht nur den Aufbau der Theorie, sondern auch ihre vollständige Selbstprüfung, einschließlich der Ergebnisse, die gegen das Modell ausfallen.

Zentrale Ergebnisse: (1) Eine numerische Friedmann-Integration zeigt, dass der photon-getriebene Mechanismus die beobachtete Expansionsgeschichte im Fenster m_χ ≈ (0,1–0,5)·H₀ reproduziert (w₀ ∈ [−1,05, −0,95], verträglich mit Planck 2018), während das Tracking-Regime um 17 Größenordnungen ausgeschlossen ist; der Trigger ist historisch zu lesen als früh akkumulierte, durch Hubble-Reibung eingefrorene Feldauslenkung. (2) Die Lorentz-/Positionsinvarianz-Analyse ergibt: Die Kopplung erzeugt keine Doppelbrechung, aber der Kopplungsparameter C ist identisch mit dem Uhren-Testparameter k_α; aktuelle Yb⁺-Uhrenvergleiche erzwingen C ≲ 3,6×10⁻⁸ und schließen die lokale Photon-Phänomenologie (Weiße Zwerge, Linsen-Zeitverzögerungen, Rotationskurven-Photonterm) als Entdeckungskanal aus. Das Modell sagt dort Nullresultate voraus. (3) Als scharfe, falsifizierbare Tests verbleiben die kosmologische w(z)-Signatur (messbar durch DESI/LSST) und ein C-unabhängiges Satellitenexperiment in der Yukawa-Lücke (Reichweiten 1–1000 km). (4) Die Quantenstruktur ist als konsistente effektive Feldtheorie etabliert, mit expliziten, symbolisch verifizierten Ein-Loop-Rechnungen (c_Σ = 1, c_Π = −2/3) und Loop-Niveau-Bestätigung des Bekenstein-Schutzmechanismus für die Photonmasse.

Enthaltene Dateien:

• Photon_Skalarfeld_Kopplung_v2.pdf — Hauptarbeit: Zwei-Feld-Formulierung, Symmetriebegründung, Kosmologie, experimentelle Lage; mit Anhängen zur Friedmann-Numerik (A) und zur SME/LPI-Analyse (B)
• Friedmann_Analyse_Trigger.pdf — Begleitarbeit I: numerische Friedmann-Integration, w(z)-Analyse der drei Regime, Early-Dark-Energy-Schranke
• SME_LPI_Analyse.pdf — Begleitarbeit II: SME-Abbildung, Uhren-Schranke C ≲ 3,6×10⁻⁸ und ihre Konsequenzen
• Quantenstruktur_TeilIII.pdf — EFT-Status, explizite Ein-Loop-Rechnungen, induzierte Gravitation, Stelle-Ghost
• friedmann_trigger.py, verifikation_teilIII.py — reproduzierbarer Code (Python 3; numpy, scipy, matplotlib bzw. sympy)

English summary: We study an extension of the Higgs scalar-tensor theory by a photon–scalar coupling f(χ)F², motivated via the Bekenstein formalism and formulated as a two-field model with an ultralight scalar (m_χ ~ H₀). This record documents both the construction and the full self-scrutiny of the model, including results that count against it. A numerical Friedmann integration shows the mechanism reproduces the observed expansion history (w₀ ∈ [−1.05, −0.95]) in a narrow mass window, with the tracking regime excluded by 17 orders of magnitude. A Lorentz/local-position-invariance analysis identifies the coupling parameter C with the clock test parameter k_α; current Yb⁺ clock comparisons enforce C ≲ 3.6×10⁻⁸, ruling out the local photon phenomenology as a discovery channel (null results predicted for white-dwarf spectroscopy and lensing time delays). Two sharp tests remain: the cosmological w(z) signature (DESI/LSST) and a C-independent satellite test in the Yukawa gap. The quantum structure is established as a consistent effective field theory with explicit, symbolically verified one-loop calculations. All computations are reproducible via the included Python scripts.