O teorema de Noether expressa a equivalência entre as leis de conservação e a invariância da Lagrangiana de um sistema por certas transformações (chamadas simetrias ) de coordenadas .
Demonstrado em 1915 e publicado em 1918 pelo matemático Emmy Noether em Göttingen , este teorema foi descrito por Albert Einstein como um “monumento do pensamento matemático” em uma carta enviada a David Hilbert em apoio à carreira do matemático.
É muito utilizado hoje pela física teórica , onde qualquer fenômeno é abordado, sempre que possível, em termos de simetria de espaço , cargas elétricas e até mesmo tempo .
Teorema de Noether - A qualquer transformação infinitesimal que deixa a integral de ação invariante, corresponde uma quantidade que é conservada.
Outra declaração equivalente é:
Teorema - Qualquer transformação infinitesimal que deixe a Lagrangiana de um sistema invariante até que uma derivada de tempo total corresponda a uma quantidade física conservada.
Cada "invariância" reflete o fato de que as leis da física não mudam quando um experimento passa pela transformação correspondente e, portanto, que não há referência absoluta para conduzir tal experimento.
Let Ser um conjunto de coordenadas generalizadas que dependem continuamente de um parâmetro . Se o Lagrangiano for independente de , ou seja , com , então:
é um primeiro integral, que é dizer que eu não varia no tempo: .
De fato :
(usando equações de Euler-Lagrange , e )
.
Nota: No caso geral, não há necessariamente um único parâmetro, mas sim um conjunto de parâmetros aos quais as invariáveis corresponderão.
euj=∂eu∂q˙eu∂qeu(s→)∂sj.{\ displaystyle I_ {j} = {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} {\ frac {\ partial q_ {i} ({\ vec {s}} )} {\ partial s_ {j}}}.} Outra demonstraçãoLet Ser um Lagrangiano que depende de coordenadas generalizadas , com . De acordo com o princípio da menor ação , a ação é estacionária em uma trajetória física. Isso leva diretamente às equações de Euler-Lagrange :
∀euddt(∂eu∂q˙eu)-∂eu∂qeu=0{\ displaystyle \ forall i \ quad {\ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t}} \ left ({\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ { i}}} \ right) - {\ frac {\ partial L} {\ partial q_ {i}}} = 0.}Além disso, sob uma transformação infinitesimal das coordenadas , se o Lagrangeanos é invariante-se a um derivado de tempo total ( isto é : , para qualquer função que depende somente de coordenadas generalizadas e no tempo), em seguida, as equações do movimento são inalteradas . Sob essa suposição, calculando o Lagrangiano na primeira ordem da expansão de Taylor, obtemos:
α.δeu=∂eu∂qeuα.δqeu+∂eu∂q˙euα.δq˙eu=∂eu∂qeuα.δqeu+∂eu∂q˙euddtα.δqeu=ddt(∂eu∂q˙euα.δqeu)+[∂eu∂qeu-ddt(∂eu∂q˙eu)]α.δqeu.{\ displaystyle {\ begin {alinhado} \ alpha. \ delta L & = {\ frac {\ partial L} {\ partial q_ {i}}} \ alpha. \ delta q_ {i} + {\ frac {\ partial L} {\ parcial {\ ponto {q}} _ {i}}} \ alpha. \ Delta {\ dot {q}} _ {i} \\ & = {\ frac {\ parcial L} {\ parcial q_ {i}}} \ alpha. \ delta q_ {i} + {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} {\ frac {\ mathrm {d}} { \ mathrm {d} t}} \ alpha. \ delta q_ {i} \\ & = {\ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t}} \ left ({\ frac {\ parcial L } {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} \ alpha. \ delta q_ {i} \ right) + \ left [{\ frac {\ partial L} {\ partial q_ {i}}} - {\ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t}} \ left ({\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} \ right) \ right] \ alpha. \ delta q_ {i}. \ end {alinhado}}}Observe que o segundo termo da segunda linha não é outro senão um dos termos obtidos por meio da regra de Leibniz:
ddt(∂eu∂q˙euδqeu)=ddt(∂eu∂q˙eu)⋅δqeu+∂eu∂q˙eu⋅ddt(δqeu){\ displaystyle {\ begin {alinhados} {\ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t}} \ left ({\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} \ delta q_ {i} \ right) = {\ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t}} \ left ({\ frac {\ partial L} {\ partial {\ ponto {q}} _ {i}}} \ right) \ cdot \ delta q_ {i} + {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} \ cdot { \ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t}} \ left (\ delta q_ {i} \ right) \ end {alinhado}}}Portanto, simplesmente substituímos pelos outros termos da regra levando em consideração o fator .
Finalmente, em nossa última linha, o segundo termo é zero porque é a equação de Euler-Lagrange para . Assim, em comparação com a hipótese inicial, temos:
F(qeu,t)=∂eu∂q˙eu.δqeu.{\ displaystyle F (q_ {i}, t) = {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}}. \ delta q_ {i}.}Definimos a quantidade retida do sistema:
VS(qeu,t)=F(qeu,t)-∂eu∂q˙eu.δqeu=0{\ displaystyle C (q_ {i}, t) = F (q_ {i}, t) - {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}}. \ delta q_ {i} = 0}Porque
ddtVS(qeu,t)=0{\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t}} C (q_ {i}, t) = 0}Propriedade do sistema físico | Simetria | Invariante |
---|---|---|
Espaço homogêneo | Invariância por translação no espaço | Preservação de momentum |
Espaço isotrópico | Invariância por rotação no espaço | Conservação de momento angular |
Sistema independente de tempo | Invariância por tradução no tempo (as leis são as mesmas o tempo todo) | Conservação de energia |
Sem identidade específica das partículas | Permutação de partículas idênticas | Estatísticas de Fermi-Dirac , estatísticas de Bose-Einstein |
Sem referência absoluta para a fase de partículas carregadas | Invariância de mudança de fase | Conservação de carga elétrica |
Vamos detalhar alguns desses exemplos.
Quantidade de movimentoTomemos primeiro o caso de uma partícula livre, então temos o Lagrangiano
eu=12mq→˙2{\ displaystyle L = {\ frac {1} {2}} m {\ dot {\ vec {q}}} ^ {2}}invariante por tradução. Podemos ver claramente aqui que se mudarmos a origem das coordenadas, isso não modificará a física de nossa partícula livre. O Lagrangiano é, portanto, invariante pela transformação de tradução
qeu→q~eu=qeu+αeu{\ displaystyle q_ {i} \ rightarrow {\ tilde {q}} _ {i} = q_ {i} + \ alpha _ {i}}com os componentes do vetor que descreve a tradução. Vemos aqui que temos, para uma tradução infinitesimal de um vetor , uma variação de nossas coordenadas generalizadas que é válida . As quantidades conservadas associadas a esta transformação são, portanto,
eueu=∑j∂eu∂q˙j∂qj∂αeu=∑j∂eu∂q˙jδeuj=mq˙eu=peu{\ displaystyle I_ {i} = \ sum _ {j} {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {j}}} {\ frac {\ partial q_ {j}} { \ parcial \ alpha _ {i}}} = \ sum _ {j} {\ frac {\ parcial L} {\ parcial {\ ponto {q}} _ {j}}} \ delta _ {ij} = m { \ dot {q}} _ {i} = p_ {i}} com o delta de Kronecker , encontramos as componentes do vetor momentum. Momento cinematográficoConsideremos agora o caso de um sistema invariante por rotação, tomemos por exemplo uma partícula colocada em um potencial central , temos então . Sendo o sistema invariante por rotação (a norma de velocidade é invariante por rotação), parece relevante ser colocado em coordenadas esféricas, então temos
eu=m2(r˙2+r2θ˙2+r2pecado2(θ)ϕ˙2)-Φ(r).{\ displaystyle L = {\ frac {m} {2}} \ left ({\ dot {r}} ^ {2} + r ^ {2} {\ dot {\ theta}} ^ {2} + r ^ {2} \ sin ^ {2} (\ theta) {\ dot {\ phi}} ^ {2} \ right) - \ Phi (r).}A transformação associada à rotação em coordenadas esféricas pode ser escrita como , com e os dois ângulos que caracterizam a transformação. Para uma transformação infinitesimal, portanto, temos e . Podemos, portanto, ver aqui que as duas quantidades conservadas serão
euθ=∂eu∂θ˙∂θ∂χ=mr2θ˙eteuϕ=∂eu∂ϕ˙∂ϕ∂ψ=mr2pecado2(θ)ϕ˙{\ displaystyle I _ {\ theta} = {\ frac {\ parcial L} {\ parcial {\ ponto {\ theta}}}} {\ frac {\ parcial \ theta} {\ parcial \ chi}} = mr ^ {2} {\ dot {\ theta}} \ qquad \ mathrm {et} \ qquad I _ {\ phi} = {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {\ phi}}}} {\ frac {\ partial \ phi} {\ partial \ psi}} = mr ^ {2} \ sin ^ {2} (\ theta) {\ dot {\ phi}}} isto é, os dois componentes angulares do momento angular multiplicados pela massa. Tenha cuidado com os índices, no entanto, temos e , e temos, é claro, por definição do produto vetorial. EnergiaSe fosse esse tempo um sistema é invariante no tempo, há então uma Lagrangiana que é independente do tempo , . A transformação é aqui uma tradução no tempo, e é traduzida para as coordenadas temporais por
qeu(t)→q~eu(t)=qeu(t+δt)=qeu(t)+δtq˙eu{\ displaystyle q_ {i} (t) \ rightarrow {\ tilde {q}} _ {i} (t) = q_ {i} (t + \ delta t) = q_ {i} (t) + \ delta t {\ dot {q}} _ {i}}o que leva ao montante retido
eu=∑eu∂eu∂qeu˙∂qeu∂t.{\ displaystyle I = \ sum _ {i} {\ frac {\ parcial L} {\ parcial {\ ponto {q_ {i}}}}} {\ frac {\ parcial q_ {i}} {\ parcial t} }.} Sendo o Lagrangiano também conservado, temos a quantidade total H=∑eu∂eu∂q˙euq˙eu-eu{\ displaystyle H = \ sum _ {i} {\ frac {\ partial L} {\ partial {\ dot {q}} _ {i}}} {\ dot {q}} _ {i} -L}que é conservado, mas nada mais é do que o hamiltoniano do sistema. O hamiltoniano (energia) é, portanto, conservado para sistemas independentes de tempo (explicitamente).
O teorema de Noether também é válido na teoria de campos clássica, onde o Lagrangiano é substituído por uma densidade Lagrangiana que depende de campos ao invés de variáveis dinâmicas. A formulação do teorema permanece mais ou menos a mesma:
Teorema de Noether - Qualquer transformação infinitesimal que deixa a densidade Lagrangiana de um sistema invariante até uma quadridivergência corresponde a uma quantidade conservada.
DemonstraçãoOu seja, uma densidade Lagrangiana onde denota uma dependência da densidade Lagrangiana nos campos escalares (a prova pode ser generalizada para campos vetoriais ou tensoriais) ( ) e de suas várias derivadas parciais no espaço e no tempo ( é o operador de derivação comparado para no índice, ou seja, :) . Cada campo depende de uma variável de espaço-tempo única onde representa o tempo e representa uma das três variáveis de espaço com . De acordo com o princípio da ação mínima , a integral de ação deve ser estacionária:
S≡∫eu[φeu(x),∂µφeu(x),x]d4x{\ displaystyle S \ equiv \ int {\ mathcal {L}} [\ varphi _ {i} (x), \ parcial _ {\ mu} \ varphi _ {i} (x), x] d ^ {4} x} δS=0{\ displaystyle \ delta S = 0.}Este princípio de ação estacionária leva diretamente às equações de Euler-Lagrange na teoria de campo:
∂µ(∂eu∂(∂µφeu))-∂eu∂φeu=0{\ displaystyle \ partial _ {\ mu} \ left ({\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial (\ partial _ {\ mu} \ varphi _ {i})}} \ right) - {\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial \ varphi _ {i}}} = 0}onde a convenção de Einstein sobre índices repetidos é usada aqui. Let Ser uma transformação infinitesimal de um dos campos onde representa a deformação do campo e é um parâmetro infinitesimal (a prova pode ser facilmente generalizada com uma deformação de vários campos ao mesmo tempo). Se a densidade Lagrangiana é invariante, exceto por uma quadridivergência sob esta transformação infinitesimal, isto é:
eu→eu+αΔeu=eu+α∂µJµ(x){\ displaystyle {\ mathcal {L}} \ rightarrow {\ mathcal {L}} + \ alpha \ Delta {\ mathcal {L}} = {\ mathcal {L}} + \ alpha \ partial _ {\ mu} J ^ {\ mu} (x)}para uma determinada função . Então, comparando os termos à 1ª ordem da expansão de Taylor da densidade Lagrangiana:
αΔeu=∂eu∂φeu(αΔφeu)+(∂eu∂(∂µφeu))∂µ(αΔφeu)=α∂µ(∂eu∂(∂µφeu)Δφeu)+α[∂eu∂φeu-∂µ(∂eu∂(∂µφeu))]Δφeu.{\ displaystyle {\ begin {alinhados} \ alpha \ Delta {\ mathcal {L}} & = {\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial \ varphi _ {i}}} (\ alpha \ Delta \ varphi _ {i}) + \ left ({\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial (\ partial _ {\ mu} \ varphi _ {i})}} \ right) \ partial _ {\ mu} (\ alpha \ Delta \ varphi _ {i}) \\ & = \ alpha \ partial _ {\ mu} \ left ({\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} { \ parcial (\ parcial _ {\ mu} \ varphi _ {i})}} \ Delta \ varphi _ {i} \ direita) + \ alpha \ left [{\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ partial \ varphi _ {i}}} - \ partial _ {\ mu} \ left ({\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial (\ partial _ {\ mu} \ varphi _ {i})}} \ right) \ right] \ Delta \ varphi _ {i}. \ end {alinhado}}}O segundo termo é nulo porque atua da equação de Euler-Lagrange para o campo . Portanto, finalmente, por comparação direta:
∂µJµ(x)=∂µ(∂eu∂(∂µφeu)Δφeu){\ displaystyle \ partial _ {\ mu} J ^ {\ mu} (x) = \ partial _ {\ mu} \ left ({\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial (\ partial _ {\ mu} \ varphi _ {i})}} \ Delta \ varphi _ {i} \ right)}Assim, o valor retido do sistema é o seguinte:
jµ≡Jµ(x)-∂eu∂(∂µφeu)Δφeu{\ displaystyle j ^ {\ mu} \ equiv J ^ {\ mu} (x) - {\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial (\ parcial _ {\ mu} \ varphi _ { i})}} \ Delta \ varphi _ {i}}Porque
∂µjµ=0{\ displaystyle \ partial _ {\ mu} j ^ {\ mu} = 0.}Geralmente consideramos para qualquer densidade Lagrangiana
eu[ψeu,∂µψeu,xµ]{\ displaystyle {\ mathcal {L}} [\ psi _ {i}, \ partial _ {\ mu} \ psi _ {i}, x ^ {\ mu}]}cuja ação associada deve ser estacionária para qualquer transformação infinitesimal dos campos de acordo com o Princípio de Hamilton . Então nós temos
δS=∫d4x[∂eu∂ψeuδψeu+∂eu∂(∂µψeu)δ∂µψeu]=∫d4x[(∂eu∂ψeu-∂µ∂eu∂(∂µψeu))δψeu+∂µ(∂eu∂(∂µψeu)δψeu)]=0{\ displaystyle \ delta S = \ int d ^ {4} x \; \ left [{\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial \ psi _ {i}}} \ delta \ psi _ {i} + {\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial (\ parcial _ {\ mu} \ psi _ {i})}} \ delta \ parcial _ {\ mu} \ psi _ {i} \ right] = \ int d ^ {4} x \; \ left [\ left ({\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial \ psi _ {i}}} - \ parcial _ {\ mu} {\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial (\ parcial _ {\ mu} \ psi _ {i})}} \ direita) \ delta \ psi _ {i } + \ parcial _ {\ mu} \ left ({\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial (\ parcial _ {\ mu} \ psi _ {i})}} \ delta \ psi _ {i} \ right) \ right] = 0}onde usamos a convenção de Einstein para a soma de índices repetidos, e onde colocamos de lado as possíveis transformações do espaço-tempo (que tomamos ). Vemos, portanto, que podemos reformular este resultado de uma forma geral como
[ψ]eudψeu=-∂µ(∂eu∂(∂µψeu)δψeu),[ψ]eu=∂eu∂ψeu-∂µ∂eu∂(∂µψeu){\ displaystyle [\ psi] _ {i} d \ psi _ {i} = - \ parcial _ {\ mu} \ left ({\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial (\ partial _ {\ mu} \ psi _ {i})}} \ delta \ psi _ {i} \ right), \ qquad [\ psi] _ {i} = {\ frac {\ partial {\ mathcal {L}} } {\ parcial \ psi _ {i}}} - \ parcial _ {\ mu} {\ frac {\ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial (\ parcial _ {\ mu} \ psi _ {i })}}}com, portanto, representar as
equações de movimento para o campo .Estamos agora interessados em uma densidade Lagrangiana invariante sob uma transformação de calibre, ou seja, uma transformação de campo local. Neste caso, veremos que aplicamos o segundo teorema de Noether desta vez.
Mais precisamente, consideramos aqui uma densidade Lagrangiana invariante sob um grupo de transformação de dimensão infinita e continuamente dependente de funções , grupo que iremos observar . Vemos que, no caso de tal transformação, a variação infinitesimal dos campos na equação acima se decompõe como
δψeu=∑α[noαeu(ψeu,∂µψeu,xµ)Δpα(xµ)+bαeuν(ψeu,∂µψeu,xµ)∂νΔPα(xµ)]{\ displaystyle \ delta \ psi _ {i} = \ sum _ {\ alpha} \ left [a _ {\ alpha i} (\ psi _ {i}, \ partial _ {\ mu} \ psi _ {i} , x ^ {\ mu}) \ Delta p _ {\ alpha} (x ^ {\ mu}) + b _ {\ alpha i} ^ {\ nu} (\ psi _ {i}, \ partial _ {\ mu} \ psi _ {i}, x ^ {\ mu}) \ parcial _ {\ nu} \ Delta P _ {\ alpha} (x ^ {\ mu}) \ right]}onde a notação denota o fato de que consideramos um infinitesimal. Portanto, vemos que podemos usar a equação anterior na forma integral para obter
∫d4x[ψ]eu(noαeuΔpα+bαeuν∂νΔpα)=∫d4x(noαeu[ψ]eu-∂ν(bαeuν[ψ]eu))Δpα+∫d4x∂ν(bαeuν[ψ]eu∂νΔpα){\ displaystyle \ int d ^ {4} x \, [\ psi] _ {i} \ left (a _ {\ alpha i} \ Delta p _ {\ alpha} + b _ {\ alpha i} ^ {\ nu} \ parcial _ {\ nu} \ Delta p _ {\ alpha} \ right) = \ int d ^ {4} x \, \ left (a _ {\ alpha i} [\ psi] _ {i} - \ partial _ {\ nu} \ left (b _ {\ alpha i} ^ {\ nu} [\ psi] _ {i} \ right) \ right) \ Delta p _ {\ alpha} + \ int d ^ { 4} x \, \ partial _ {\ nu} \ left (b _ {\ alpha i} ^ {\ nu} [\ psi] _ {i} \ partial _ {\ nu} \ Delta p _ {\ alpha} \ direito)} ⟹∫d4x(noαeu[ψ]eu-∂ν(bαeuν[ψ]eu))Δpα=-∫d4x∂µ(∂eu∂(∂µψeu)δψeu+bαeuµ[ψ]euΔpα){\ displaystyle \ Longrightarrow \ qquad \ int d ^ {4} x \ left (a _ {\ alpha i} [\ psi] _ {i} - \ parcial _ {\ nu} \ left (b _ {\ alpha i } ^ {\ nu} [\ psi] _ {i} \ right) \ right) \ Delta p _ {\ alpha} = - \ int d ^ {4} x \, \ partial _ {\ mu} \ left ( {\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial (\ partial _ {\ mu} \ psi _ {i})}} \ delta \ psi _ {i} + b _ {\ alpha i} ^ {\ mu} [\ psi] _ {i} \ Delta p _ {\ alpha} \ right)} no entanto, vemos aqui que o segundo termo da segunda equação é um termo de borda e, sendo as funções arbitrárias, podemos sempre escolhê-las para que esse termo seja cancelado. Em seguida, obtemos o segundo teorema de NoetherTeorema - Se a ação S é invariante em um grupo de transformação, então existem relações .
Considere, por exemplo, a densidade Lagrangiana
eu=(∂µ+euqNOµ)ψ(∂µ+euqNOµ)ψ∗-m2ψψ∗-14FµνFµν{\ displaystyle {\ mathcal {L}} = (\ partial _ {\ mu} + iqA _ {\ mu}) \ psi (\ partial ^ {\ mu} + iqA ^ {\ mu}) \ psi ^ {* } -m ^ {2} \ psi \ psi ^ {*} - {\ frac {1} {4}} F ^ {\ mu \ nu} F _ {\ mu \ nu}} onde depende apenas das primeiras derivadas de (no caso abeliano, pelo menos). É invariante sob a transformação do medidor local ψ→ψ~=eeuqθ(x)ψ,ψ∗→ψ~∗=e-euqθ(x)ψ∗,NOµ→NO~µ=NOµ+∂µθ(x){\ displaystyle \ psi \ rightarrow {\ tilde {\ psi}} = e ^ {iq \ theta (x)} \ psi, \ qquad \ psi ^ {*} \ rightarrow {\ tilde {\ psi}} ^ {* } = e ^ {- iq \ theta (x)} \ psi ^ {*}, \ qquad A _ {\ mu} \ rightarrow {\ tilde {A}} _ {\ mu} = A _ {\ mu} + \ parcial _ {\ mu} \ theta (x)}onde vê que aqui temos uma única função contínua em nosso grupo de transformação, que observamos . Esta transformação corresponde em forma infinitesimal a
δψ=euqδθψ,δψ∗=-euqδθψ∗,δNOµ=∂µθ{\ displaystyle \ delta \ psi = iq \ delta \ theta \ psi, \ qquad \ delta \ psi ^ {*} = - iq \ delta \ theta \ psi ^ {*}, \ qquad \ delta A _ {\ mu} = \ parcial _ {\ mu} \ theta} então temos noψ=euqψ,noψ∗=-euqψ,bψ=bψ∗noNOµ=0,bNOµν=δµν.{\ displaystyle a _ {\ psi} = iq \ psi, \ qquad a _ {\ psi ^ {*}} = - iq \ psi, \ qquad b _ {\ psi} = b _ {\ psi ^ {*} } a_ {A_ {\ mu}} = 0, \ qquad b_ {A _ {\ mu}} ^ {\ nu} = \ delta _ {\ mu} ^ {\ nu}.}Deduzimos que no caso desta densidade Lagrangiana temos a relação
[ψ]euqψ+[ψ∗](-euqψ∗)=∂µ([NOν]δνµ)=∂µ[NOµ].{\ displaystyle [\ psi] iq \ psi + [\ psi ^ {*}] (- iq \ psi ^ {*}) = \ partial _ {\ mu} \ left ([A _ {\ nu}] \ delta _ {\ nu} ^ {\ mu} \ right) = \ partial _ {\ mu} [A _ {\ mu}].}Então vemos aqui que se as equações de movimento forem satisfeitas para os dois campos de massa e então temos
∂µ(∂eu∂NOµ-∂ν∂eu∂(∂νNOµ))=0{\ displaystyle \ partial _ {\ mu} \ left ({\ frac {\ partial {\ mathcal {L}}} {\ partial A _ {\ mu}}} - \ partial _ {\ nu} {\ frac { \ parcial {\ mathcal {L}}} {\ parcial (\ parcial _ {\ nu} A _ {\ mu})}} \ direita) = 0}ou sabendo que temos e deduzimos que aqui a corrente é preservada. Isto implica em particular que é completamente anti-simétrico e, portanto, construído a partir de .
Da mesma forma, se, ao contrário, impusermos que as equações do eletromagnetismo sejam satisfeitas, ou seja , obtemos a equação de conservação da corrente elétrica quadri usual
∂µjµ=0,jµ=euq(ψ∗(∂µ+euqNOµ)ψ-ψ(∂µ+euqNOµ)ψ∗).{\ displaystyle \ partial _ {\ mu} j ^ {\ mu} = 0, \ qquad j ^ {\ mu} = iq \ left (\ psi ^ {*} (\ partial ^ {\ mu} + iqA ^ { \ mu}) \ psi - \ psi (\ partial ^ {\ mu} + iqA ^ {\ mu}) \ psi ^ {*} \ right).}