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Title page 1

Contents 1

ABSTRACT 1

1. INTRODUCTION 2

2. GLOBAL GAUGE SYMMETRIES AS THE PHYSICAL GAUGE GROUP 4

2.1. GAUGE FIELDS, GAUGE TRANSFORMATIONS, AND REDUNDANCIES 5

2.2. EMPIRICAL SIGNIFICANCE OF GLOBAL GAUGE SYMMETRIES 7

2.3. THE QUOTIENT GROUP OF PHYSICAL SYMMETRIES 9

3. THE GAUSS LAW CONSTRAINT IN ELECTROMAGNETISM 12

3.1. REDUNDANT GAUGE SYMMETRIES ARE GENERATED BY CONSTRAINTS 12

3.2. ELECTROMAGNETISM 15

3.3. DERIVING COULOMB GAUGE 17

4. RESOLVING THE INCOMPATIBILITY 19

4.1. THE HIGGS MECHANISM IN TERMS OF GLOBAL GAUGE SYMMETRY BREAKING 20

4.2. THE CORRECT GAUGE-INVARIANT DFM 21

5. ABELIAN HIGGS MECHANISM IN QED 23

5.1. SSB IN ALGEBRAIC QUANTUM THEORY 24

5.2. THE HIGGS MECHANISM AS QUANTUM GLOBAL GAUGE SYMMETRY BREAKING 25

5.2.1. The Noether relation and locality 26

5.2.2. Global gauge symmetry breaking in Coulomb gauge 27

6. CONCLUSION 30

ACKNOWLEDGMENTS 31

REFERENCES 32

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