Group_theory_lecture
.pdf
где мы использовали4матрицы |
σm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
σ0 = |
1 0 |
, |
σ1 = |
0 1 |
|
, σ2 = |
0 |
−i |
, σ3 = |
|
1 |
0 |
, (3.9.4) |
sigm |
||||||
|
0 1 |
|
|
1 0 |
|
|
|
|
|
|
i |
|
0 |
|
|
0 −1 |
|
|
||
которые образуют базис в пространстве эрмитовых 2 × 2 матриц.Соответствие |
|
|||||||||||||||||||
xm ↔ X взаимно однозначно,т.к.имеется обратная формула |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
xm = |
1 |
Tr(Xσm) , |
|
|
|
|
(3.9.5) |
xX |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||
которая следует из равенства 21 Tr(σnσm) = δnm. Отметим однако, что эта формула |
|
|||||||||||||||||||
не совсем корректна, .к.связывает |
объекты с нижним и верхним лоренцевским |
|
||||||||||||||||||
индексами.Эта кажущаяся неточность буд |
|
ет разрешена в следующем подпункте |
|
|||||||||||||||||
"Спиноры". |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим линейное преобразование матрицы X, оставляющее ее эрмитовой: |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
˜ |
|
|
† |
= x˜ |
m |
σm |
( A SL(2, C)) . |
|
(3.9.6) |
prelo2 |
|||||||
|
|
X → X = A X A |
|
|
|
|||||||||||||||
Заметим,что это преобразование сохраняет детерминант матрицы |
X: |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
˜ |
|
|
† |
|
|
|
|
|
|
2 |
det(X) = det(X) . |
|
|
|
|||
|
|
det(X) = det(A X A ) = | det(A)| |
|
|
|
|
||||||||||||||
Т.к. det(X) = |
(x0)2 − (x1)2 − (x2)2 − (x3)2 = |
|
xmxm, то линейное преобразова- |
|
||||||||||||||||
ние xm → x˜m (3.9.6)сохраняет длины интервал ов в пространстве Минковского |
|
|||||||||||||||||||
(xmxm = x˜mx˜m),и следовательно является преобразованием Лоренца. |
|
|
||||||||||||||||||
Отметим,что две матрицы ±A обслуживают одно и то же преобразование -Ло |
|
|||||||||||||||||||
ренца,т.е.группа SL(2, C) дважды накрывает группу Лоренца.Отметим также, |
|
|||||||||||||||||||
что у группы SL(2, C) имеется3комплексных параметра( .е. 6вещественных па- |
|
|||||||||||||||||||
раметров)и т.о.размерности многообразий групп Лоренца и |
SL(2, C) совпадают. |
|
||||||||||||||||||
Спиноры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа матриц SL(2, C) естественно действует в пространстве двухкомпонентных |
|
|||||||||||||||||||
|
|
ξ1 |
+, которые представляют собой пару комплексных чисел ξ1 и |
|
||||||||||||||||
векторов ξ = * ξ2 |
|
|||||||||||||||||||
ξ2. Такое действие имеет вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
ξ → ξ′ |
= Aξ , ξ |
|
|
α′ = Aαβξβ . |
|
|
|
(3.9.7) |
spin1 |
|||||||
Вектора ξ в двумерном комплексном пространстве C2 с действием на них группы SL(2, C) (3.9.7)называются ковариантными спинорами (или просто спинорами).
151
Т.о.,пространство ковариантных спиноро в является пространством определяющего представления группы SL(2, C).
Определим спинор с верхним индексом ηα и его преобразование так, чтобы свертка ηαξα была инвариантна при преобразованиях(3.9.7).Соответствующее преобразование спинора ηα имеет вид
|
|
|
η → η′ = ηA−1 = (A−1)T η , η ′α = ηβ(A−1)βα . |
(3.9.8) |
spin2 |
||||||||
Спинор,который преобразуется по правилу(3 |
.9.8)будем называть контрвариантным . |
||||||||||||
Заметим теперь,что матрицы A SL(2, C) (3.9.1)и (A−1)T (3.9.2)связаны между |
|
||||||||||||
собой преобразованиями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(A−1)T = E A E−1 |
((A−1)T )αβ ≡ (A−1)βα = Eαγ Aγδ Eδβ , |
(3.9.9) |
aat |
|||||||||
E |
αβ |
≡ * |
1 |
1 |
= |
0 |
1 |
+ , E |
αβ |
|
α |
(3.9.10) |
metr |
|
01 0 + , |
Eαβ ≡ Eαβ− |
* 1 |
−0 |
|
Eβγ = δγ . |
|||||||
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для простоты мы будем опускать знак степени" |
−1"у элементов обратной матри- |
|
|||||||||||
цы Eαβ ≡ Eαβ−1 с нижними индексами( также как и у метрики |
gnm).На самом деле |
|
|||||||||||
соотношение(3.9.9)есть не что иное как условие |
det(A) = 1: |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
EγδAγαAδβ = Eαβ . |
|
|
|
|
|
||||
В силу соотношения(3.9.7), (3.9 .8), |
(3.9.9)мы видим,что спиноры |
ηα и ξα |
|
||||||||||
преобразуются по эквивалентным представлениям группы SL(2, C), т . е . мы всегда |
|
||||||||||||
спинор с верхним индексом можем перевести в спинор с нижним индексом( |
|
||||||||||||
наоборот)воспользовавшись матрицами |
E, E−1: |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
ηα = −ηβEβα = Eαβηβ , |
ξ α = Eαβξβ = −ξβEβα . |
(3.9.11) |
metr1 |
|||||||
Действительно легко проверить(см. (3.9.8)),что
ηα = −ηβEβα −→ −ηγ (A−1)γβEβα = ηδEδγ(A−1)γβEβα = Aαδηδ ,
при этом билинейная кососимметричная форма
ηα ξα = ηαEαβξβ = −ηαEαβξβ = −ηα ξα
остается инвариантной при преобразованиях группы SL(2, C).
Каждой матрице A SL(2, C) можно сопоставить комплексно сопряженную матрицу A SL(2, C) с помощью которой, как следует из(3.9.7), преобразуется комплексно сопряженный спинор ξα
ξ → ξ ′ = A ξ , ξ α′ = A αβξ β , |
(3.9.12) spin3 |
152
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β |
A 11 A 12 |
, |
|
1 |
2 |
|
2 |
|
|
|
1 |
(3.9.13) |
|
||||
A α |
= A 21 |
A 22 |
A |
1 A 2 |
− A 1 |
A 2 = 1 . |
uni4 |
||||||||||
Отображение SL(2, C) → SL(2, C): A → ρ(A) = A очевидно является гомо- |
|
||||||||||||||||
морфизмом и,т.о.,отображение |
ρ определяет представление SL(2, C), которое |
|
|||||||||||||||
называется комплексно сопряженным.До |
кажем,что это комплексно сопряжен- |
|
|||||||||||||||
ное представление не является эквивалентным спинорному представлению(3.9.7). |
|
||||||||||||||||
Для этого надо показать,что для всех матриц |
A (3.9.1)и их комплексно сопря- |
|
|||||||||||||||
женных матриц A (3.9.13)не существует матрицы |
|
V такой,что |
A = V A V −1. |
|
|||||||||||||
Действительно,если бы такая матрица |
|
V существовала,то мы всегда имели бы |
|
||||||||||||||
равенство Tr(A) = Tr(A ), что в действительности реализуется не для всех мат- |
|
||||||||||||||||
риц A SL(2, C). Отметим , что для унитарных матриц U (3.4.1)мы очевидно |
|
||||||||||||||||
имеем Tr(U) = Tr(U ), и т . кU. = (U−1)T , то для группы SU(2) определяющее и |
|
||||||||||||||||
комплексносопряженные представления эквивалентны. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
В вычислениях удобно индексы у сопряженного представления отличать от -ин |
|
||||||||||||||||
дексов у обычного спинорного представления(дабы не было соблазна их свернуть |
|
||||||||||||||||
друг с другом),поэтому индексы сопряже |
нного представления отмечаются точ- |
|
|||||||||||||||
кой.Например,для комплексно сопряженного спинора |
|
ξα |
|
≡ ξα˙ формулы(3.9.12) |
|
||||||||||||
и (3.9.13)переписываются в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
˙ |
|
|
|
|
|
˙ |
|
|
|
|
ξ → ξ ′ = A ξ , |
|
ξα′˙ |
|
|
|
= ξβ˙ A† |
β |
α˙ , |
(3.9.14) |
spin5 |
||||||
|
|
= A α˙βξβ˙ |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
˙ |
|
˙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A α˙β˙ = |
A |
1 |
A |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1˙1˙ |
1˙2˙ |
. |
|
|
|
|
|
(3.9.15) |
uni5 |
|||||||
|
|
|
|
A |
2˙ |
A |
2˙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контравариантные сопряженные спиноры имеют верхний пунктирный индекс |
|
||||||||||||||||
и преобразуются по правилу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ξα˙ |
→ |
ξ′ |
α˙ |
|
˙ |
|
|
|
α˙ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
= ξβ(A )−1β˙ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
а метрические матрицы имеют такой же вид как и(3в.9.10), (3.9.11)
|
|
|
ηα˙ |
|
˙ |
˙ |
|
ξ α˙ |
|
˙ |
|
|
˙ |
|
(3.9.16) |
metr2 |
|
|
|
|
= −ηβEβα˙ ˙ |
= Eα˙ β˙ ηβ , |
|
= Eα˙ βξβ˙ |
= −ξβ˙ Eβα˙ . |
||||||||||
E |
|
≡ * |
1 |
0 |
+ , Eα˙ β˙ |
≡ Eα−˙ β˙ = |
* |
1 |
−0 |
+ , |
E |
˙ |
Eβγ˙ ˙ |
= δγ˙ . |
(3.9.17) |
metr3 |
|
αβ |
α˙ β |
||||||||||||||||
|
|
0 |
1 |
|
1 |
|
0 |
1 |
|
|
|
α˙ |
|
|
|||
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим теперь матрицу X (3.9.3).В силу закона преобразования(3.9.6) |
|
||||||||||||||||
и формул(3.9.7), (3.9.14)элементы матрицы |
X необходимо обозначать X ˙ . Т . к . |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
αβ |
|
|
матрица X построена из матриц σm, то элементы этих матриц также необходимо
153
обозначать как (σm) ˙ . Теперь ясно, почему формула(3.9.5) некорректна– две |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
αβ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
матрицы (σm) ˙ невозможно умножить друг на друга напрямую ковариантным |
|
|||||||||||||||||||||||
αβ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
образом.Для того,чтобы умножать σ-матрицы ковариантно введем набор сопря- |
|
|||||||||||||||||||||||
женных σ-матриц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
˙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ˜mαα˙ |
= Eα˙ βEαβ(σm)ββ˙ |
, |
|
|
|
|
(3.9.18) |
sopsi |
|||||||||||
σ˜m = (σ0, −σ1, −σ2, −σ3) , σ˜m = σ˜ngnm = (σ0, σ1, σ2, σ3) . |
|
|
||||||||||||||||||||||
Вводя соответствующую матрицу Xαα˙ = |
|
|
˙ |
|
αβX ˙ |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
α˙ β |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
риантные произведения |
|
|
= |
= |
E |
|
|
E |
ββ, мы можем устраивать кова- |
|
||||||||||||||
|
|
m |
|
αα˙ |
= |
|
|
|
|
αα˙ |
|
|
m |
|
|
(3.9.19) |
XtX |
|||||||
|
|
|
|
|
X |
|
Xαα˙ = Xαα˙ |
X |
|
|
= xm x . |
|
|
|
|
|||||||||
Теперь соответствие x |
↔ X (3.9.5)записывается корректной формулой |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
xm = |
1 |
Tr(Xσ˜m) , |
|
|
(3.9.20) |
xXX |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||
в обоих частях которой стоят объекты с верхними векторными индексами. Поль - |
|
|||||||||||||||||||||||
зуясь формулой(3.9.20),преобразование(3.9.6)можно переписать в виде стан- |
|
|
||||||||||||||||||||||
дартного преобразования Лоренца(3.8.7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
x˜m = |
1 |
Tr(X˜ σ˜m) = |
1 |
Tr(AxnσnA†σ˜m) = xn(Λ−1)m , |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
(Λ−1)nm = |
|
1 |
Tr(AσnA†σ˜m) . |
|
|
(3.9.21) |
LA |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Симметричные(по векторным индексам)комбинации матриц |
σm (3.9.4)и σ˜m |
|
||||||||||||||||||||||
(3.9.18)удовлетворяют соотношениям |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
(σmσ˜n + σnσ˜m)αβ = 2 gnm δαβ , |
|
(˜σmσn + σ˜nσm)α˙ ˙ = 2 gnm δα˙˙ |
, |
(3.9.22) |
ssg |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β |
β |
|
|
|
и мы имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Tr(σnσ˜m) = 2 gnm , |
Tr(˜σmσnσ˜kσl) = 2(gnmgkl − gnlgkm + gnkglm) , |
(3.9.23) |
mnkl |
|||||||||||||||||||||
где первое тождество очевидно,а второе доказывается стандартно |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Tr(˜σmσnσ˜kσl) = Tr(σnσ˜kσlσ˜m) = Tr(σnσ˜k(2glm − σmσ˜l)) = |
|
(3.9.24) |
proo |
|||||||||||||||||||||
= 4gnkglm − Tr(σn(2gkm − σ˜mσk)˜σl) = 4gnkglm − 4gnlgkm + 4gnmgkl − Tr(σmσ˜nσkσ˜l) . |
|
|||||||||||||||||||||||
Введем матрицы σnm и σ˜nm антисимметричные по векторным индексам n, m |
|
|||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
(3.9.25) |
|
||
(σnm)αβ = − |
|
(σnσ˜m − σmσ˜n)αβ , |
|
(˜σnm)α˙β˙ |
= − |
|
(˜σnσm |
− σ˜mσn)α˙β˙ . |
snm2 |
|||||||||||||||
4 |
|
4 |
||||||||||||||||||||||
154
Эти матрицы обладают свойством симметрии
(σnm)αβEβγ = (σnm)γβEβα , |
Eα˙ γ˙ (˜σnm)γ˙ β˙ = Eβγ˙ ˙ (˜σnm)γ˙ α˙ . |
(3.9.26) |
|||||
Заметим,что (i, j, k = 1, 2, 3) |
|
|
|
|
|
|
|
σ0i = |
1 |
σi , |
σij = |
1 |
Eijk |
σk |
|
|
|
|
|||||
2 |
2 |
|
|||||
где Eijk – антисимметричный тензор3его ранга.Пусть параметры ωnm = −ωmn R образуют атисимметричную 4 × 4 матрицу,тогда
(ωnmσnm)αβ = (ω0iσi + 2i Eijkωjkσi)αβ = (ziσi)αβ ,
где мы определили3комплексных числа |
|
|
|
|
i |
(3.9.27) |
|
zi = ω0i + |
|
Eijkωjk . |
|
2 |
|||
по6-и вещественным параметрам ωnm = −ωmn. Т . к . матрицыσi (i = 1, 2, 3) образуют базис в алгебре Ли для группы SL(2, C) (напомним,что алгебру Ли группы SL(2, C) образуют все двумерные комплексные матрицы a такие,что T r(a) = 0), то мы можем записать инфинитезимальное преобразования A, A† SL(2, C) в виде
snm3
zo
|
1 |
|
1 |
|
(3.9.28) |
|||||||
Aαβ = δαβ − |
|
|
(ωnmσnm)αβ + . . . , |
(A†)α˙β˙ = δα˙β˙ + |
|
(ωnmσ˜nm)α˙β˙ + . . . . |
||||||
2 |
2 |
|||||||||||
Подставляя это представление(3в.9.21),мы получаем |
|
|||||||||||
(Λ−1)nm = |
1 |
|
Tr(AσnA†σ˜m) = δnm − |
1 |
[Tr(σklσnσ˜m) − Tr(σnσ˜klσ˜m)] ωkl + . . . = |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
4 |
||||||||||
= δnm + |
1 |
[Tr(σkσ˜lσnσ˜m) − Tr(σnσ˜kσlσ˜m)] ωkl + . . . = δnm − gnkωkm + . . . , |
||||||||||
|
||||||||||||
8 |
||||||||||||
где мы использовали тождества(3.9.23) |
|
|
. Сравнивая это соотношение с инфините- |
|||||||||
зимальным преобразованием Лоренца(3.8.13),мы устанавливаем точное соответ-
ствие элементов группы SL(2, C) и элементов собственной ортохронной группы Лоренца:
± (1 + |
1 |
ωnmσnm + . . .)αβ = ±Aαβ −→ Λnm = (δnm + ωnm + . . .) , |
(3.9.29) |
2 |
где ωnm = gnkωkm.
SLor1
SLor
Замечание. Почти все элементы A SL(2, C) представимы в экспоненциальной форме
A = exp(ziσi) (z1, z2, z3 C) , |
(3.9.30) exp5 |
155
где σi – матрицы Паули. Экспоненциальная форма(3.9.30) покрывает |
SL(2, C) |
||||||
почти полностью за исключением комплексной двумерной поверхности в SL(2, C), |
|||||||
состоящей из элементов[21] |
+ = B * −0 |
|
+ B− |
|
|
|
|
* − −b2 |
1 + ab |
1 |
|
, B SL(2, C) . |
(3.9.31) exp6 |
||
1 ab |
a2 |
1 |
1 |
|
1 |
|
|
− |
− |
|
− |
|
|
|
|
Это следует из того факта,что матрица(3 |
.9.31)недиагонализуема и имеет два |
||||||||
совпадающих собственных значения,равных |
−1, а матрица ziσi либо диагонали- |
||||||||
зуема,либо,т.к. Tr(ziσi) = 0, приводится к виду |
σi) → * |
|
|
+ . |
|||||
z |
σi → * |
0 |
0 |
+ A = exp(z |
0 |
1 |
|||
i |
|
0 |
u |
|
i |
|
1 |
eu |
|
Заметим,что если A SL(2, C), то либо A либо −A имеют экспоненциальную |
|||||||||
форму(3.9.30). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Матрицы Дирака.Дираковские спино |
ры,биспиноры.Майорановские и |
||||||||
вейлевские спиноры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Составим из двух спиноров ξα и ηα˙ (= ηα ) (α, α˙ = 1, 2) четырехкомпонентный
спинор |
|
|
|
. |
|
Ψ = |
ξα |
(3.9.32) |
|||
η |
α˙ |
||||
|
|
|
|
|
|
Такой спинор называется дираковским спинором. На такой спинор естественным образом(согласно расстановк е спинорных индексов) действуют 4 ×4 матрицы γm, имеющие блочную структуру
*+
γm = |
0 |
σm |
(3.9.33) |
|
σ˜m |
0 |
|||
|
|
Эти матрицы называются дираковскими гамма-матрицами и удовлетворяют определяющему соотношению алгебры Клиффорда:
dirspin
dirg
γmγn + γnγm = 2 gmn , |
|
|
|
|
|
(3.9.34) |
clcl |
|||||
Согласно(3.9.28), (3.9.29)преобразова |
ния Лоренца действуют на дираковский спи- |
|
||||||||||
нор следующим образом |
|
|
|
|
* 0 σ˜nm + |
|
2ω |
|
|
|
||
Ψ → *0 (A−1)†+ Ψ ≡ U Ψ δΨ = 2 |
ω |
|
Ψ = |
|
Σnm Ψ , |
|
||||||
A 0 |
1 |
|
nm |
σnm |
0 |
|
1 |
|
nm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.9.35) |
SLor2 |
где Σnm = −41 (γnγm − γmγn). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
156
Контрвариантный (3к .9.32)дираковский спинор имеет вид |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
= (ηα , ξα˙ ) |
(3.9.36) |
dirspin1 |
|||
|
|
|
Ψ |
||||||
и как следует из(3.9.32) (3.9.33)мы имеем |
|
= Ψ †γ0, так что |
|
(3.9.36) –обычный |
|
||||
Ψ |
Ψ |
|
|||||||
дираковский сопряженный спинор к Ψ. Инвариантная, относительно преобразо- |
|
||||||||
ваний(3.9.35),форма имеет вид |
|
|
|
||||||
( |
|
Ψ) = ηα ξα + ξα˙ ηα˙ = Ψ†γ0Ψ . |
(3.9.37) |
invfo |
|||||
Ψ |
|||||||||
Т.е.преобразование(3.9.35)является у нитарным относительно метрики,реализованной матрицей γ0,
U† γ0 U = γ0 U Spin(1, 3) SU(2, 2) ,
и матрицы Σnm – образующие группы Spin(1, 3), о которой мы будем говорить в следующей Лекции.
Введем в рассмотрение еще одну гамма-матрицу
|
* |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
γ5 = −iγ0γ1γ2γ3 = |
Iαβ |
|
0 |
|
2 |
|
|
|
(3.9.38) |
dirg5 |
0 |
|
−Iα˙β˙ |
, |
γ5 = I4 , |
γ5γm + γmγ5 = 0 , |
|||||
где I обозначает (2 × 2) единичную матрицу, |
I4 – (4 × 4) единичную матрицу. |
|
||||||||
Используя матрицу γ5 мы можем определить2проектора |
|
|
||||||||
|
PL = |
1 |
(I4 + γ5) , |
PR = |
1 |
(I4 |
− γ5) . |
(3.9.39) |
prLR |
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
2 |
||||||||
которые удовлетворяют соотношениям
PL PR = PR PL = 0 , PL2 = PL , PR2 = PR
Действие проекторов PR, PL на дираковский спинор расщепляет его на два дираковских спинора
ΨL = PLΨ = |
|
ξα |
|
, |
ΨR = PRΨ = |
|
0α˙ |
|
, |
(3.9.40) weil |
|
|
0 |
|
|
|
|
η |
|
|
|
которые преобразуются при преобразованиях Лоренца как и обычный дираковский спинор(3.9.35),что следует из соотношений [Σmn, γ5] = 0, [Σmn, PR,L] = 0. Спиноры(3.9.40)являются дираковской ф ормой двухкомпонентных вейлевских спиноров ξα, ηα˙ и часто сами спиноры ΨL,R называются вейлевскими.
157
Кроме дираковски сопряженного спинора Ψ (3.9.36)можно определить еще одно преобразование над Ψ, которое приводит к определению ковариантного спинора,преобразующегося как(3.9.35)
|
|
T |
|
|
ηα |
|
|
C = |
E |
αβ |
|
0 |
. |
(3.9.41) |
|
ΨC = C γ0 Ψ = C Ψ |
= |
, |
|
||||||||||||
|
ξ |
α˙ |
|
E |
α˙ β˙ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|||
Этот спинор называется зарядово сопряженным к спинору Ψ. |
|
||||||||||||||
Рассмотрим дираковский спинор(3.9.32)в частном случае,когда |
ξα = ηα. Оче - |
||||||||||||||
видно,что такой4-х компонентный спинор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ηα |
|
|
|
|
|
(3.9.42) |
|
|
|
|
|
ΨM = |
ηα˙ |
, |
|
|
|
|
|
||||
преобразуется как дираковский спинор(3.9.35).Спинор |
|
|
ΨM называется майора- |
||||||||||||
новским.Замечательным свойством майора новского спинора(3.9.42)является то, |
|||||||||||||||
что он удовлетворяет тождеству |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ΨM = C γ0 ΨM = ( ΨM ) ,
т.е.майорановский спинор ΨM равен своему зарядово сопряженному спинору.
Заметим,что вейлевские спиноры(3.9 |
.40)могут совпадать с майорановскими |
(3.9.42)только если они нулевые.Этот |
факт будет отмечен ниже в лекции о много- |
мерных спинорах,где будет показано,что |
ненулевые майорано-вейлевские спино- |
ры могут быть определены только в пространствах с размерностью D = 2 mod(8).
Дополнение.Твисторы. |
|
|
|
|
|
и его комплексносопряженный спинор |
|
||||||
Рассмотрим комплексный спинор |
|
|
a |
a˙ |
|||||||||
|
|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
(a = 1, 2, 3, 4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λα |
|
|
¯ |
|
|
|
||||||
Za = |
, Za˙ |
= |
λα˙ |
, |
(3.9.43) |
||||||||
|
|
µ |
|
|
|
|
|
µ¯ |
|
|
|
|
|
которые образуют определяющее 11 и сопряженное к нему представления группы
SU(2, 2):
′ |
b |
|
|
|
′ |
˙ |
|
|
¯ |
|
→ Z |
¯ b |
|
||||||||
Za → Za |
= Aa |
Zb , Za˙ |
a˙ |
= Aa˙ |
Zb˙ |
(A SU(2, 2) , A = A ) . |
||||
|
|
|
||||||||
11Следует различать определяющее(стандартно |
е)и фундаметальное представления.Пред- |
|||||||||
ставление группы(или алгебры)Ли называется фундаментальным,если оно неприводимо и его |
||||||||||
старший вес является фундаментальным весом.Фундаментальные веса |
ω1, ω2, . . . ,ω n, это веса |
|||||||||
которые определяют базис Λ дуальный к набору простых кокорней Hα1 , . . . , Hαn . Например, фундаментальными представлениями специальной линейной группы SL(N ) являются внешние степени стандартного представления.
charge
major1
twistor
158
