"Beweist" es wirklich das Spin-Statistik-Theorem?

Beim Quantisieren eines skalaren Felds legen wir von Hand eine Kommutierungsbeziehung zwischen den Feldoperatoren fest . Andererseits wird eine Antikommutierungsbeziehung zwischen Dirac-Feldoperatoren von Hand auferlegt . Als Folge erhält man im ersten Fall die Bose-Statistik (Zwei-Teilchen-Wellenfunktion ist symmetrisch) und im zweiten Fall die Fermi-Statistik (Zwei-Teilchen-Wellenfunktion ist antisymmetrisch).

Aber beweist es wirklich das Spin-Statistik-Theorem ?

Antworten (1)

Ich schreibe unten die Aussage des oben erwähnten Theorems, das als Hypothese die Gültigkeit sogenannter "Wightman-Axiome" in der vierdimensionalen Minkowski-Raumzeit annimmt.

Sie sehen, dass nichts von Hand auferlegt wird. Es ist eigentlich ein No-Go-Theorem. Durch die Quantisierung freier Felder wird insbesondere festgestellt, dass die Standardauswahl die einzig mögliche ist.

Spin-Statistics-Theorem (Streater-Wightmans Buch Thm 4-10, Übernahme der Signatur +---):

Für ein allgemeines irreduzibles Spinorfeld die "falsche" Verbindung mit Statistik:

[ ϕ A ( X ) , ϕ A ( j ) ] + = 0 ϕ  mit ganzzahligem Spin

[ ϕ A ( X ) , ϕ A ( j ) ] = 0 ϕ  mit halb-ungeradem ganzzahligen Spin

Und ( X j ) 2 < 0 , impliziert:

ϕ A ( X ) | v A C = 0 . ( 1 )
In einer Feldtheorie, in der alle Felder entweder pendeln oder antipendeln, bedeutet dies auch ϕ = ϕ = 0 .

Identität (1) impliziert sofort, dass alle n-Punkt-Funktionen der Theorie verschwinden, sodass sich die Theorie als trivial herausstellt. | v A C ist der eindeutige (bis auf Phasen) normalisierte Vektorzustand, der Poincaré-invariant ist.