Unterschiede zwischen dem Spin der QFT und der Einstein-Cartan-Theorie?

Guten Abend an alle,

Derzeit studiere ich QFT und Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) und der Einstein-Cartan (EC) Theorie. Ich habe nämlich gerade die Definition des Belinfante-Rosenfeld-Spannungs-Energie-Tensors und seine besondere Äquivalenz mit dem gewöhnlichen symmetrischen Spannungs-Energie-Tensor von GR studiert. Dann verstehe ich, dass diese Definition des Spannungs-Energie-Tensors die geeignetste sein könnte, da sie die Erhaltungsgesetze von QFT/GR bzw. aufgrund der empirischen Beweise von QFT/GR erfüllt.

Ich verstehe jedoch das Konzept des "Spins" nicht, wenn GR oder EC in Betracht gezogen werden. Ich habe von S. Weinberg - Gravitation and Cosmology die folgende Definition für einen Spinvektor gesehen:

S μ = ϵ μ v λ ρ J v λ u ρ ,

Wo J v λ = ( X v T λ 0 X λ T v 0 ) D X 3 , T λ ρ ist der Spannungs-Energie-Tensor (ich denke, es ist der kanonische Spannungs-Energie-Tensor, obwohl er in dem von Weinberg betrachteten speziellen Fall symmetrisch ist) und u ρ ist die Vierergeschwindigkeit.

Ich nehme an, dass diese Definition die korrekten Ausdrücke für den Spin von Skalar-, Spinor- und Vektorfeldern reproduzieren sollte, indem sie den Ausdruck des Spannungs-Energie-Tensors solcher Felder berücksichtigt. Ist das richtig?

Andererseits verstehe ich die Spintensorgröße nicht δ S δ Γ λ ρ v in der EG-Theorie vorhanden, wo Γ λ ρ v sind die Komponenten der affinen Verbindung mit Torsion. Was ist der Unterschied zwischen diesem Spin-Tensor und dem oben definierten Weinberg-Spin-Vektor? Zum Beispiel ist gemäß der EC-Theorie der Spintensor der Materie identisch Null, wenn der Torsionstensor verschwindet und der GR wiederhergestellt wird, es gibt jedoch andere Größen (wie oben zu sehen ist), die den Spin der Materie in einem solchen Fall von GR darstellen . Was ist dann, auch unter Berücksichtigung der empirischen Beweise, der angemessene Ausdruck für den Spin der Materie?

Meiner Meinung nach ist eine mögliche Antwort, dass der in der EC-Theorie vorhandene Spintensor die einzigartige Größe zur Darstellung des Spins der Materie in dieser Theorie ist und daher die einzigartige Eigenschaft hat, zu verschwinden, wenn die Torsion Null ist, so dass dieser Rahmen die Existenz erfordert der Torsion, um rotierende Quellen in das Universum einzuführen (da GR Krümmung verlangt, wenn ein Spannungs-Energie-Tensor vorhanden ist). Darüber hinaus ist der von Weinberg et al. braucht das Vorhandensein von Torsion nicht und erreicht es, den Spin der Materie ohne das Vorhandensein von Torsion (dh in einer gekrümmten Raumzeit allein) zu beschreiben, so dass beide Ansätze mit den aktuellen empirischen Erkenntnissen kompatibel sind, aber aus theoretischer Sicht Ansicht haben sie grundlegende Unterschiede. Ist das richtig?

Außerdem weiß ich, dass der Spannungs-Energie-Tensor von EC im Allgemeinen asymmetrisch ist, und ich habe kein Problem mit diesem Ergebnis, nur mit den möglichen Beziehungen und Unterschieden zwischen den Spingrößen der genannten Theorien.

Mit freundlichen Grüßen.

Ich denke, der Spin in QFT ist wirklich die einheitliche irreduzible Darstellung von S u ( 2 ) , die nicht mit GR verwandt ist.
Ich bin etwas unsicher, was die Frage ist. Die beiden "Spin" -Größen, von denen Sie sprechen, scheinen (bezogen auf) den klassischen Eigendrehimpuls der Felder zu sein. Der QFT-Begriff des Spins ist völlig anders; es geht ausschließlich um die Darstellung der Poincaré-Gruppe, in die sich ein Feld/Teilchen im ebenen Raum umwandelt, wobei dies ebenfalls ein "Eigendrehimpuls" ist, aber von anderer Art als der "klassische Spin" eines Feldes. Wenn Sie also nur nach den Unterschieden der klassischen Spins der GR- und EC -Theorie fragen, dann sind QFT und Quantenspin völlig irrelevant.
@PhilS Ich weiß, ist ein OT, aber wo studierst du EC-Theorie? (Ich meine, welches Buch Sie verwenden, oder so ähnlich)

Antworten (1)

Danke für deine Antworten.

Grob gesagt ist es nach meinem begrenzten Verständnis möglich, das Konzept des Spins eines Feldes in die QFT einzuführen, indem die zugehörige Lagrange-Funktion (zB die Dirac-Lagrange-Funktion für ein Dirac-Spinorfeld) definiert und die Invarianz unter Raum-Zeit-Rotationen analysiert wird. Daher haben wir es mit einer Reihe von zu tun { S A B } mit der Lorentz-Gruppe assoziierte Generatoren und auch mit einer irreduziblen Darstellung der genannten Gruppe, die je nach Spin des betrachteten Feldes unterschiedlich ist. Ist das richtig?

Außerdem definieren wir die Menge S A = ϵ A B C D S B C u D es stellt sich heraus, dass S 2 S A S A ist ein Casimir-Operator der Lorentz-Gruppe, der mit allen Elementen der Lorentz-Gruppe pendelt, und das Lemma von Schur beinhaltet, dass alle Vektoren der irreduziblen Darstellung Eigenvektoren von sind S 2 mit demselben Eigenwert, so dass ich denke, dass dies das rechtfertigt S A stellt eine grundlegende Größe dar, die mit dem Spin des Feldes und seinen Transformationsgesetzen unter der Lorentz-Gruppe verbunden ist.

Wenn dies richtig ist, wäre der nächste Schritt, diese Begriffe auf GR auszudehnen, und vielleicht erscheint dies in den Analysen von Weinberg et al. Dann ist mein Problem die mögliche Beziehung zwischen S μ (oder ein alternativer Ausdruck, der mit dem Spin-Tensor der Materie verbunden ist) und der δ S δ Γ λ ρ v in der EG-Theorie definierte Menge. Zum Beispiel habe ich gelesen, dass "Rosenfeld durch Noether-Theoreme demonstriert hat, dass der in QFT abgeleitete Belinfante-Rosenfeld-Spannungsenergietensor mit dem gewöhnlichen symmetrischen Spannungsenergietensor von GR in Gegenwart einer gekrümmten Raumzeit übereinstimmt", so dass beide Tensoren sind verwandt, und ich betrachte den gewöhnlichen symmetrischen Spannungs-Energie-Tensor von GR als den natürlichen Spannungs-Energie-Tensor von Materie in gekrümmter Raumzeit. Da ich denke, dass GR heute die genaueste Gravitationstheorie ist (unter Auslassung anderer äquivalenter Ansätze aus aktueller phänomenologischer Sicht, wie zum Beispiel Teleparallelismus), halte ich den erwähnten symmetrischen Spannungs-Energie-Tensor für die genaueste und vollständigste Größe zur Charakterisierung der Spannungs-Energie-Tensor der Materie. Ebenso habe ich mich gefragt, ob eine solche Beziehung zwischen einem Spin-Tensor in der QFT (oder in einer Erweiterung der QFT in gekrümmter Raumzeit) und der EC-Theorie (dh bei Vorhandensein von Torsion, falls vorhanden) bestehen könnte? Zum Beispiel wäre es eine Beziehung zwischen S μ Und δ S δ Γ λ ρ v , in Analogie zum Zusammenhang zwischen dem Belinfante-Rosenfeld-Spannungs-Energie-Tensor und dem Einstein-Hilbert-Spannungs-Energie-Tensor, aber ich weiß nicht, ob dies möglich oder bekannt ist, deshalb wollte ich meine Fragen hier stellen.